Chromium的GPU进程启动过程分析

Chromium除了有Browser进程和Render进程,还有GPU进程。GPU进程负责Chromium的GPU操作,例如Render进程通过GPU进程离屏渲染网页,Browser进程也是通过GPU进程将离屏渲染好的网页显示在屏幕上。Chromium之所以将GPU操作运行在独立进程中,是考虑到稳定性问题。毕竟GPU操作是硬件相关操作,硬件的差异性会引发一定的不稳性。本文分析GPU进程的启动过程。

GPU进程由Browser进程负责启动,它的启动过程与Render进程的启动过程是类似的,因此在阅读本文之前,最好先阅读Chromium的Render进程启动过程分析一文。不过,GPU进程启动之后,Browser进程会与它建立两个IPC通道。一个IPC通道用来传输普通的IPC消息,另一个IPC通道专门用来执行GPU操作,称为GPU通道。类似地,Render进程需要执行GPU操作时,也会通过Browser进程与GPU进程建立一个专门用来执行GPU操作的IPC通道。Render进程之所以要通过Browser进程间接地与GPU进程建立GPU通道,是因为GPU进程是由Browser进程启动的,Render进程对它一无所知。

以上描述的Browser进程、Render进程和GPU进程的关系可以通过图1概括,如下所示:

图1 Browser进程、Render进程和GPU进程的关系

在图1中,Browser进程与Render进程的IPC通道的建立过程可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文,本文只分析以下三部分内容:

1. Browser进程与GPU进程的IPC通道的建立过程。

2. Browser进程与GPU进程的GPU通道的建立过程。

3. Render进程与GPU进程的GPU通道的建立过程。

Browser进程通过一个GpuProcessHost对象描述由它启动的GPU进程。GPU进程启动起来之后,会创建一个GpuProcess对象用来与Browser进程进行IPC。接下来,Browser进程中的GpuProcessHost对象会通过已经建立起来的IPC通道请求GPU进程中创建一个GPU通道,以便以后可以执行GPU操作。

Render进程需要通过GPU渲染网页的时候,会通过之前与Browser进程建立的IPC通道请求Browser进程为它创建一个GPU通道,并且将该GPU通道封装在一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象,以后就可以通过该WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象向GPU进程请求执行GPU操作了。

GPU进程在启动的过程中,也会像Browser进程和Render进程一样,启动一个IO线程,专门用来执行IPC。以后每当GPU进程通过上述IPC通道接收到一个创建GPU通道的请求的时候,都会在内部创建一个OpenGL上下文。这个OpenGL上下文通过一个GLContext对象描述。这样在GPU进程中,就会存在若干个OpenGL上下文。这些OpenGL上下文都运行在同一个线程中,这个线程称为GPU Child Thread。这样就会涉及到一个OpenGL上下文调度问题,即每当GPU进程接收到一个GPU操作请求时,都要先切换到请求的GPU操作所在的OpenGL上下文,然后才能执行请求的GPU操作。关于GPU进程的OpenGL上下文调度问题,我们在下一系列的文章中再详细分析。

接下来,我们就先分析Browser进程启动GPU进程的过程。这个过程主要是涉及到Browser进程和GPU进程的IPC通道的建立过程。

在前面Chromium多线程模型设计和实现分析一文中,我们提到,Browser进程,也就是Chromium应用程序的主进程,在启动的时候,会调用BrowserMainLoop类的成员函数CreateStartupTasks。BrowserMainLoop类的成员函数CreateStartupTasks会请求启动一个GPU进程,相关的代码如下所示:

void BrowserMainLoop::CreateStartupTasks() {
      ......

      // First time through, we really want to create all the tasks
      if (!startup_task_runner_.get()) {
        startup_task_runner_ = make_scoped_ptr(new StartupTaskRunner(  
            base::Bind(&BrowserStartupComplete),  
            base::MessageLoop::current()->message_loop_proxy())); 
        ......

        StartupTask browser_thread_started = base::Bind(
            &BrowserMainLoop::BrowserThreadsStarted, base::Unretained(this));
        startup_task_runner_->AddTask(browser_thread_started);

        ......

        if (BrowserMayStartAsynchronously()) {
          startup_task_runner_->StartRunningTasksAsync();
        }
      }

      if (!BrowserMayStartAsynchronously()) {
        ......
        startup_task_runner_->RunAllTasksNow();
      }
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/browser_main_loop.cc中。

BrowserMainLoop类的成员函数CreateStartupTasks首先是会创建一个StartupTaskRunner对象,并且保存在成员变量startup_task_runner_中。这个StartupTaskRunner对象封装了当前线程的一个消息循环,因此通过它可以向当前线程的消息队列发送消息。当前线程即为Browser进程的主线程,因此有了这个StartupTaskRunner对象之后,接下来可以向其主线程的消息队列发送消息。

BrowserMainLoop类的成员函数CreateStartupTasks接下来创建了一个StartupTask,这个StartupTask绑定的函数为BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted,用来执行一个Browser线程启动完毕任务,并且会保存在前面创建的一个StartupTaskRunner对象的内部等待执行。

最后,取决于Browser进程使用同步还是异步方式启动,BrowserMainLoop类的成员函数CreateStartupTasks使用不同的方式来执行保存在成员变量startup_task_runner_指向的一个StartupTaskRunner对象中的StartupTask:

1. 如果是使用同步方式启动,那么就调用上述StartupTaskRunner对象的成员函数RunAllTasksNow立即执行保存在它里面的各个StartupTask对象所描述的任务。

2. 如果是使用异步方式启动,那么就调用上述StartupTaskRunner对象的成员函数StartRunningTasksAsync向主线程的消息队列发送一个消息,当该消息被处理时,再执行保存在上述StartupTaskRunner对象里面的各个StartupTask对象所描述的任务。

无论是同步方式,还是异步方式,最终都会在主线程中调用BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted,与GPU进程启动相关的代码如下所示:

int BrowserMainLoop::BrowserThreadsStarted() {
      ......

      bool initialize_gpu_data_manager = true;
    #if defined(OS_ANDROID)
      // On Android, GLSurface::InitializeOneOff() must be called before initalizing
      // the GpuDataManagerImpl as it uses the GL bindings. crbug.com/326295
      if (!gfx::GLSurface::InitializeOneOff()) {
        ......
        initialize_gpu_data_manager = false;
      }
    #endif

      if (initialize_gpu_data_manager)
        GpuDataManagerImpl::GetInstance()->Initialize();

      bool always_uses_gpu = true;
      bool established_gpu_channel = false;
    #if defined(USE_AURA) || defined(OS_MACOSX)
      if (ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface()) {
        established_gpu_channel = true;
        if (!GpuDataManagerImpl::GetInstance()->CanUseGpuBrowserCompositor()) {
          established_gpu_channel = always_uses_gpu = false;
        }
        BrowserGpuChannelHostFactory::Initialize(established_gpu_channel);
        ......
      }
    #elif defined(OS_ANDROID)
      established_gpu_channel = true;
      BrowserGpuChannelHostFactory::Initialize(established_gpu_channel);
    #endif

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/browser_main_loop.cc中。

在Android平台上,BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted首先调用gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff在当进程中加载合适的OpenGL库,以及创建一个EGLDisplay。这样做有两个原因,一是后面调用GpuDataManagerImpl类的成员函数Initialize时,在Android平台上需要通过加载的OpenGL库来获取GPU信息,二是Android平台的Chromium实际上并没有独立的GPU进程,而是在Browser进程中创建一个GPU线程,不过这个GPU线程起到的作用与GPU进程是一样的。上述第二个原因要求Browser进程要做一些GPU相关的初始化工作,即加载合适的OpenGL库,以及创建一个EGLDisplay,以后创建OpenGL上下文时需要使用到这个EGLDisplay。对于独立GPU进程的情况,上述的GPU初始化也是需要做的。后面我们就会看到,GPU进程在启动的时候,会调用gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff。

只有在gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff的返回值为true,即在当进程中成功加载了合适的OpenGL库之后,BrowserMainLoop类的成员函数Initialize才会被调用,负责检查当前设备使用的GPU及其相关的驱动是否在黑名单中。如果在黑名单中,那么Chromium就不会采用GPU对网页进行硬件加速渲染。这是由于不是所有的GPU都能够很好地支持Chromium进行硬件加速渲染,因此就需要设置一个黑名单,避免在渲染网页的过程中出现错误。一旦不能使用GPU对网页进行硬件加速渲染,那么Chromium就会退而求其次,使用CPU进行渲染。

如果Chromium在编译时定义了宏USE_AURA,那么就表示要使用GPU对网页进行硬件加速渲染,这时候就可能需要启动GPU进程。AURA是Chromium 35引入的一个窗口管理框架,通过GPU来实现界面上的像按钮、滚动条和对话框等界面控件。但是由于GPU黑名单的存在,因此就不一定能够如愿地使用GPU对网页进行硬件加速渲染。这时候就需要进一步调用函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface以及GpuDataManagerImpl类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor进行判断。如果最终确定不能够使用GPU对网页进行硬件加速渲染,那么接下来在调用BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize的时候,传递进去的参数就会等于false。对于Mac OS X平台,也会进行相同的处理。

如果Chromium在编译时没有定义宏USE_AURA,但是当前平台是Android,那么BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted就直接将本地变量established_gpu_channel设置为true,并且以其为参数,调用BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize启动一个GPU进程。这表明在Android平台上,要求GPU能够支持Chromium对网页进行硬件加速渲染。

为了更好地理解上面分析的内容,接下来我们在分析GPU进程的启动过程,也就是BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize之前,先分析以下几个函数:

1. gfx::GLSurface::InitializeOneOff

  1. GpuDataManagerImpl::Initialize

  2. ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface

  3. GpuDataManagerImpl::CanUseGpuBrowserCompositor

gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff负责在当前进程中加载合适的OpenGL库,它的实现如下所示:

bool GLSurface::InitializeOneOff() {
      ......

      std::vector<GLImplementation> allowed_impls;
      GetAllowedGLImplementations(&allowed_impls);
      ......
      CommandLine* cmd = CommandLine::ForCurrentProcess();

      // The default implementation is always the first one in list.
      GLImplementation impl = allowed_impls[0];
      bool fallback_to_osmesa = false;
      if (cmd->HasSwitch(switches::kOverrideUseGLWithOSMesaForTests)) {
        impl = kGLImplementationOSMesaGL;
      } else if (cmd->HasSwitch(switches::kUseGL)) {
        std::string requested_implementation_name =
            cmd->GetSwitchValueASCII(switches::kUseGL);
        if (requested_implementation_name == "any") {
          fallback_to_osmesa = true;
        } else if (requested_implementation_name == "swiftshader") {
          impl = kGLImplementationEGLGLES2;
        } else {
          impl = GetNamedGLImplementation(requested_implementation_name);
          if (std::find(allowed_impls.begin(),
                        allowed_impls.end(),
                        impl) == allowed_impls.end()) {
            ......
            return false;
          }
        }
      }

      ......

      return InitializeOneOffImplementation(
          impl, fallback_to_osmesa, gpu_service_logging, disable_gl_drawing);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_surface.cc中。

gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff首先是调用另外一个函数GetAllowedGLImplementations获得当前平台所支持的OpenGL实现版本列表。对于Android平台,它的实现如下所示:

void GetAllowedGLImplementations(std::vector<GLImplementation>* impls) {
      impls->push_back(kGLImplementationEGLGLES2);
      impls->push_back(kGLImplementationOSMesaGL);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_implementation_android.cc中。

从这里可以看到,在Android平台上,Chromium支持两个版本的OpenGL实现,其中一个是kGLImplementationEGLGLES2,另一个是kGLImplementationOSMesaGL。kGLImplementationEGLGLES2描述的OpenGL即为Android系统本身提供的OpenGL实现,这个就是由底层的GPU实现的OpenGL库。kGLImplementationOSMesaGL描述的OpenGL是由Mesa实现的OpenGL库。Mesa是一个开源的OpenGL实现框架,它可以以软件方式模拟GPU硬件加速渲染,也可以通过底层真实的GPU来实现硬件加速渲染。

回到gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff中,它获得当前平台所支持的OpenGL实现版本列表之后,取出列表中的第一个版本作为默认版本。从前面的分析就可以知道,对于Android平台,这个默认的OpenGL实现版本就是kGLImplementationEGLGLES2描述的版本。

接下来,gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff再根据命令行参数选择最终使用的OpenGL实现版本:

1. 如果设置了switches::kOverrideUseGLWithOSMesaForTests选项,那么就表示要使用kGLImplementationOSMesaGL描述的OpenGL版本,方便用来测试。

2. 如果设置了switches::kUseGL选项,那么就根据这个选项的值选择指定的OpenGL实现。不过有两种特殊情况。一是当该选项值等于"any"时,默认使用之前选择的OpenGL实现版本,但是如果不能成功加载该版本的库,那么就改为使用kGLImplementationOSMesaGL描述的OpenGL版本。二是当该选项的值等于"swiftshader"时,使用kGLImplementationEGLGLES2描述的OpenGL版本。SwiftShader是一件纯软件实现的3D渲染引擎工具,由TransGaming公司实现,宣称支持所有的Pixel和Vertex Shader DX9特效,并且可以获得比微软D3D的REF设备(reference rasterizer)快50倍的速度。在Android平台上,没有提供SwiftShader,因此用kGLImplementationEGLGLES2描述的OpenGL版本替代。

最后,gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff调用另外一个成员函数InitializeOneOffImplementation在当前进程中加载前面所选择的OpenGL实现版本,它的实现如下所示:

bool GLSurface::InitializeOneOffImplementation(GLImplementation impl,
                                                   bool fallback_to_osmesa,
                                                   bool gpu_service_logging,
                                                   bool disable_gl_drawing) {
      bool initialized =
          InitializeStaticGLBindings(impl) && InitializeOneOffInternal();
      if (!initialized && fallback_to_osmesa) {
        ClearGLBindings();
        initialized = InitializeStaticGLBindings(kGLImplementationOSMesaGL) &&
                      InitializeOneOffInternal();
      }
      if (!initialized)
        ClearGLBindings();

      ......

      return initialized;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_surface.cc中。

gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOffImplementation首先调用函数InitializeStaticGLBindings加载由参数impl指定的OpenGL实现版本相关的库。如果能成功加载,再调用函数InitializeOneOffInternal在当前进程中创建一个EGLDisplay。如果也能成功创建这个EGLDisplay,那么就说明参数指定的OpenGL实现版本是能够正确使用的。

如果不能成功加载参数impl指定的OpenGL实现版本相关的库,或者能够成功加载,但是不能成功创建一个EGLDisplay,并且参数fallback_to_osmesa的值为true,那么就如前所述,改为使用kGLImplementationOSMesaGL描述的OpenGL实现版本,也就是由Mesa实现的OpenGL库。

接下来,我们先分析函数InitializeStaticGLBindings的实现,接着再分析函数InitializeOneOffInternal的实现。

函数InitializeStaticGLBindings的实现如下所示:

bool InitializeStaticGLBindings(GLImplementation implementation) {
      ......

      switch (implementation) {
        case kGLImplementationEGLGLES2: {
          base::NativeLibrary gles_library =
              LoadLibraryAndPrintError("libGLESv2.so");
          ......
          base::NativeLibrary egl_library = LoadLibraryAndPrintError("libEGL.so");
          ......

          GLGetProcAddressProc get_proc_address =
              reinterpret_cast<GLGetProcAddressProc>(
                  base::GetFunctionPointerFromNativeLibrary(
                      egl_library, "eglGetProcAddress"));
          ......

          SetGLGetProcAddressProc(get_proc_address);
          AddGLNativeLibrary(egl_library);
          AddGLNativeLibrary(gles_library);
          SetGLImplementation(kGLImplementationEGLGLES2);

          InitializeStaticGLBindingsGL();
          InitializeStaticGLBindingsEGL();
          ......
          break;
        }
        ......
      }

      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_implementation_android.cc中。

从这里就可以看到,与kGLImplementationEGLGLES2描述的OpenGL实现版本相关的库有两个,分别为libGLESv2.so和libEGL.so,前者描述的是OpenGL实现,后者描述的是EGL实现。调用函数LoadLibraryAndPrintError加载了这两个库之后,最后分别调用了函数InitializeStaticGLBindingsGL和InitializeStaticGLBindingsEGL创建了一个RealGLApi接口和一个RealEGLApi接口,这样以后就可以通过这两个接口调用由前面加载的libGLESv2.so和libEGL.so所导出的gl和egl函数。

这一步执行完成之后,回到前面分析的gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOffImplementation中,它接下来调用函数InitializeOneOffInternal创建一个EGLDisplay,以验证前面加载的OpenGL相关的库的正确性。

函数InitializeOneOffInternal的实现如下所示:

bool GLSurface::InitializeOneOffInternal() {
      switch (GetGLImplementation()) {
        case kGLImplementationEGLGLES2:
          if (!GLSurfaceEGL::InitializeOneOff()) {
            LOG(ERROR) << "GLSurfaceEGL::InitializeOneOff failed.";
            return false;
          }
        default:
          break;
      }
      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_surface_android.cc中。

从这里可以看到, 当使用kGLImplementationEGLGLES2描述的OpenGL实现版本时,函数InitializeOneOffInternal调用GLSurfaceEGL类的静态成员函数InitializeOneOff创建一个EGLDisplay。

GLSurfaceEGL类的静态成员函数InitializeOneOff的实现如下所示:

bool GLSurfaceEGL::InitializeOneOff() {
      static bool initialized = false;
      if (initialized)
        return true;

      g_native_display = GetPlatformDefaultEGLNativeDisplay();
      g_display = eglGetDisplay(g_native_display);
      if (!g_display) {
        ......
        return false;
      }

      if (!eglInitialize(g_display, NULL, NULL)) {
        ......
        return false;
      }

      static const EGLint kConfigAttribs[] = {
        EGL_BUFFER_SIZE, 32,
        EGL_ALPHA_SIZE, 8,
        EGL_BLUE_SIZE, 8,
        EGL_GREEN_SIZE, 8,
        EGL_RED_SIZE, 8,
        EGL_RENDERABLE_TYPE, EGL_OPENGL_ES2_BIT,
        EGL_SURFACE_TYPE, EGL_WINDOW_BIT | EGL_PBUFFER_BIT,
        EGL_NONE
      };

      ......

      const EGLint* config_attribs = kConfigAttribs;

      ......

      EGLint num_configs;
      if (!eglChooseConfig(g_display,
                           config_attribs,
                           NULL,
                           0,
                           &num_configs)) {
        ......
        return false;
      }

      ......

      initialized = true;

      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ui/gl/gl_surface_egl.cc中。

从这里可以看出,GLSurfaceEGL类的静态成员函数InitializeOneOff通过调用egl函数eglGetDisplay、eglInitialize和eglChooseConfig创建一个EGLDisplay,并且保存在全局变量g_display中,以后就可以通过这个EGLDisplay来创建OpenGL上下文。实际上,eglGetDisplay、eglInitialize和eglChooseConfig是定义在out/target/product/generic/obj/GYP/shared_intermediates/ui/gl/gl_bindings_autogen_egl.h文件中的三个宏,它们分别定义为前面加载的libEGL.so所导出的三个函数eglGetDisplay、eglInitialize和eglChooseConfig。

事实上,文件out/target/product/generic/obj/GYP/shared_intermediates/ui/gl/gl_bindings_autogen_egl.h定义了所有的egl宏,并且这些宏都定义为前面加载的libEGL.so所导出的对应的egl函数。类似地,文件out/target/product/generic/obj/GYP/shared_intermediates/ui/gl/gl_bindings_autogen_gl.h也定义了所有的gl宏,并且这些宏都定义为前面加载的libGLESv2.so所导出的对应的gl函数。

最后,out/target/product/generic/obj/GYP/shared_intermediates/ui/gl/gl_bindings_autogen_egl.h和out/target/product/generic/obj/GYP/shared_intermediates/ui/gl/gl_bindings_autogen_gl.h也定义了所有的gl宏,并且这些宏都定义为前面加载的libGLESv2.so所导出的对应的gl函数。这两个文件又被文件external/chromium_org/ui/gl/gl_bindings.h所included,因此只要include了external/chromium_org/ui/gl/gl_bindings.h文件,就可以直接调用所有的由前面加载的libGLESv2.so和libEGL.so导出的gl和egl函数。

这一步执行完成之后,回到前面分析的BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted中,假设gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff的返回值为true,即它成功加载了OpenGL相关的库,那么接下来就会调用GpuDataManagerImpl类的成员函数Initialize检查设备配置的GPU是否在黑名单列表中。

GpuDataManagerImpl类的成员函数Initialize的实现如下所示:

void GpuDataManagerImpl::Initialize() {
      base::AutoLock auto_lock(lock_);
      private_->Initialize();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl.cc中。

GpuDataManagerImpl类的成员变量private_指向的是一个GpuDataManagerImplPrivate对象,这里调用它的成员函数Initialize检查设备配置的GPU是否在黑名单列表中。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数Initialize的实现如下所示:

void GpuDataManagerImplPrivate::Initialize() {
      ......

      gpu::GPUInfo gpu_info;
      if (command_line->GetSwitchValueASCII(
              switches::kUseGL) == gfx::kGLImplementationOSMesaName) {
        // If using the OSMesa GL implementation, use fake vendor and device ids to
        // make sure it never gets blacklisted. This is better than simply
        // cancelling GPUInfo gathering as it allows us to proceed with loading the
        // blacklist below which may have non-device specific entries we want to
        // apply anyways (e.g., OS version blacklisting).
        gpu_info.gpu.vendor_id = 0xffff;
        gpu_info.gpu.device_id = 0xffff;

        // Also declare the driver_vendor to be osmesa to be able to specify
        // exceptions based on driver_vendor==osmesa for some blacklist rules.
        gpu_info.driver_vendor = gfx::kGLImplementationOSMesaName;
      } else {
        ......
        gpu::CollectBasicGraphicsInfo(&gpu_info);
      }

      std::string gpu_blacklist_string;
      std::string gpu_driver_bug_list_string;
      if (!command_line->HasSwitch(switches::kIgnoreGpuBlacklist) &&
          !command_line->HasSwitch(switches::kUseGpuInTests)) {
        gpu_blacklist_string = gpu::kSoftwareRenderingListJson;
      }
      if (!command_line->HasSwitch(switches::kDisableGpuDriverBugWorkarounds)) {
        gpu_driver_bug_list_string = gpu::kGpuDriverBugListJson;
      }
      InitializeImpl(gpu_blacklist_string,
                     gpu_driver_bug_list_string,
                     gpu_info);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

如果Chromium启动时,指定了switches::kUseGL选项,并且将该选项的值设置为gfx::kGLImplementationOSMesaName,那么就意味着要使用Mesa版本的OpenGL库来渲染Chromium的UI。由于这里使用的Mesa版本的OpenGL库是纯软件实现的,因此它不会像GPU版本的OpenGL库一样存在一些不友好特性。也就是说Mesa版本的OpenGL库是可用的,尽管它的性能会差一些。为了避免后面加载GPU黑名单列表时,列表中的某些通用规则会禁用Mesa版本的OpenGL库的某些特性,GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数Initialize会手工构造一个GPUInfo对象,并且给该GPUInfo对象设置假的Vendor ID和Device ID,以及Driver Vendor。

如果Chromium启动时,没有指定switches::kUseGL选项,或者指定了switches::kUseGL选项,但是该选项的值没有设置为gfx::kGLImplementationOSMesaName,那么上述GPUInfo对象就需要通过函数gpu::CollectBasicGraphicsInfo来构造。函数gpu::CollectBasicGraphicsInfo通过OpenGL接口glGetString获得当前使用的OpenGL库的Vendor ID和Device ID,以及Driver Vendor等值。

接下来,GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数Initialize检查Chromium的命令行参数是否设置了switches::kIgnoreGpuBlacklist和switches::kUseGpuInTests选项。如果都没有设置,就说明Chromium是运行在发布版本中,这时候需要启用GPU黑名单列表。这个GPU黑名单列表通过全局变量gpu::kSoftwareRenderingListJson描述的一个JSON格式的字符串描述,它定义在文件external/chromium_org/gpu/config/software_rendering_list_json.cc中。例如,在该GPU黑名单列表中,存在以下一项:

    {
          "id": 1,
          "description": "ATI Radeon X1900 is not compatible with WebGL on the Mac",
          "webkit_bugs": [47028],
          "os": {
            "type": "macosx"
          },
          "vendor_id": "0x1002",
          "device_id": ["0x7249"],
          "features": [
            "webgl",
            "flash_3d",
            "flash_stage3d"
          ]
        }

它表示Vendor ID和Device ID分别等于0x1002和0x7249的GPU在Mac OS X上不能够用来支持Chromium的webgl、flash_3d和flash_stage3d特性。

再接下来,GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数Initialize检查Chromium的命令行参数是否设置了switches::kDisableGpuDriverBugWorkarounds选项。如果没有设置,也说明Chromium是运行在发布版本中,这时候需要启用GPU驱动BUG列表。GPU驱动BUG列表描述了那些已知的GPU驱动的BUG,这些BUG也会导致OpenGL的某些特性不能使用。这个GPU驱动BUG列表通过全局变量gpu::kGpuDriverBugListJson描述的一个JSON格式的字符串描述,它定义在文件external/chromium_org/gpu/config/gpu_driver_bug_list_json.cc中。例如,在该GPU驱动BUG列表中,存在以下一项:

    {
          "id": 8,
          "description": "A few built-in glsl functions on Mac behave incorrectly",
          "cr_bugs": [349137],
          "os": {
            "type": "macosx",
            "version": {
              "op": "<",
              "value": "10.9"
            }
          },
          "vendor_id": "0x1002",
          "features": [
            "needs_glsl_built_in_function_emulation"
          ]
        }

它表示Vender ID等于0x1002的GPU驱动的编号为349137的BUG会出现在版本号小于10.9的Mac OS X上,Chromium的needs_glsl_built_in_function_emulation特性不可用。

最后,GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数Initialize将前面获得的GPUInfo对象,以及GPU黑名单列表和GPU驱动BUG列表,传递给另外一个成员函数InitializeImpl进一步处理,如下所示:

void GpuDataManagerImplPrivate::InitializeImpl(
        const std::string& gpu_blacklist_json,
        const std::string& gpu_driver_bug_list_json,
        const gpu::GPUInfo& gpu_info) {
      ......

      if (!gpu_blacklist_json.empty()) {
        gpu_blacklist_.reset(gpu::GpuBlacklist::Create());
        ......
        bool success = gpu_blacklist_->LoadList(
            gpu_blacklist_json, gpu::GpuControlList::kCurrentOsOnly);
        ......
      }
      if (!gpu_driver_bug_list_json.empty()) {
        gpu_driver_bug_list_.reset(gpu::GpuDriverBugList::Create());
        ......
        bool success = gpu_driver_bug_list_->LoadList(
            gpu_driver_bug_list_json, gpu::GpuControlList::kCurrentOsOnly);
        ......
      }

      gpu_info_ = gpu_info;
      UpdateGpuInfo(gpu_info);

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数InitializeImpl首先是创建一个GpuBlackList对象,保存在成员变量gpu_blacklist_中,并且调用该GpuBlackList对象的成员函数LoadList解析参数gpu_blacklist_json描述的一个JSON格式的字符串,以便可以获得一系列GPU黑名单。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数InitializeImpl接下来又创建一个GpuDriverBugList对象,保存在成员变量gpu_driver_bug_list_中,并且调用该GpuDriverBugList对象的成员函数LoadList解析参数gpu_driver_bug_list_json描述的一个JSON格式的字符串,以便可以获得一系列GPU驱动BUG列表。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数InitializeImpl最后调用了另外一个成员函数UpdateGpuInfo继续处理GPU黑名单和GPU驱动BUG列表,它的实现如下所示:

void GpuDataManagerImplPrivate::UpdateGpuInfo(const gpu::GPUInfo& gpu_info) {
      // No further update of gpu_info if falling back to SwiftShader.
      if (use_swiftshader_)
        return;

      .....

      UpdateGpuInfoHelper();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

当GpuDataManagerImplPrivate类的成员变量use_swiftshader_的值等于true时,表示通过软件方式来渲染网页,因此这时候就无需对GPU黑名单列表和GPU驱动BUG列表进行处理了,因为后面不会用到GPU。

另一方面,当GpuDataManagerImplPrivate类的成员变量use_swiftshader_的值等于false时,需要调用另外一个成员函数UpdateGpuInfoHelper处理GPU黑名单列表和GPU驱动BUG列表,它的实现如下所示:

void GpuDataManagerImplPrivate::UpdateGpuInfoHelper() {
      ......

      if (gpu_blacklist_) {
        std::set<int> features = gpu_blacklist_->MakeDecision(
            gpu::GpuControlList::kOsAny, std::string(), gpu_info_);
        ......

        UpdateBlacklistedFeatures(features);
      }
      if (gpu_driver_bug_list_) {
        gpu_driver_bugs_ = gpu_driver_bug_list_->MakeDecision(
            gpu::GpuControlList::kOsAny, std::string(), gpu_info_);
      }
      gpu::GpuDriverBugList::AppendWorkaroundsFromCommandLine(
          &gpu_driver_bugs_, *CommandLine::ForCurrentProcess());

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数UpdateGpuInfoHelper首先调用成员变量gpu_blacklist_描述的一个GpuBlackList对象的成员函数MakeDecision根据设备自带的GPU的信息在GPU黑名单中找到被禁止使用的Chromium特性。这些特性保存在本地变量features描述的一个std::set中,并且会进一步交给GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数UpdateBlacklistedFeatures处理。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数UpdateGpuInfoHelper接下来又调用了成员变量gpu_driver_bug_list_描述的一个GpuDriverBugList对象的成员函数MakeDecision根据设备自带的GPU的信息在GPU驱动BUG列表中找到被禁止使用的Chromium特性。这些特性保存在GpuDataManagerImplPrivate类的成员变量gpu_driver_bugs_中,并且会增加到Chromium的启动命令行参数里面去。

接下来, 我们继续分析GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数UpdateBlacklistedFeatures,以便可以了解它是如何处理那些禁止使用GPU实现的Chromium特性,如下所示:

void GpuDataManagerImplPrivate::UpdateBlacklistedFeatures(
        const std::set<int>& features) {
      blacklisted_features_ = features;

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数UpdateBlacklistedFeatures主要就是将参数features描述的禁止使用GPU实现的Chromium特性记录在成员变量blacklisted_features_描述的一个std::set中。

这一步执行完成后,对GPU黑名单列表和GPU驱动BUG列表的处理就完毕,回到前面分析的BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted中,如果Chromium在编译时定义了宏USE_AURA,或者对于Mac OS X平台,它接下来就会调用函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface第一次判断是否需要启动一个GPU进程。

函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface的实现如下所示:

#if defined(USE_AURA)
    bool ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface() {
      return true;
    }
    #elif defined(OS_MACOSX) && !defined(OS_IOS)
    bool ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface() {
      return IsDelegatedRendererEnabled();
    }
    #endif

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

从这里可以看到,如果Chromium在编译时定义了宏USE_AURA,那么函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface的返回值固定为true,因为这时候表示要使用GPU来渲染Chromium的UI,也就是可以启动一个GPU进程。

另一方面,如果Chromium在编译时没有定义宏USE_AURA,但是当前平台是非iOS版的Max OS X平台,那么函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface调用另外一个函数IsDelegatedRendererEnabled判断是否可以启动一个GPU进程。

函数IsDelegatedRendererEnabled的实现如下所示:

bool IsThreadedCompositingEnabled() {
      const CommandLine& command_line = *CommandLine::ForCurrentProcess();

      // Command line switches take precedence over blacklist.
      if (command_line.HasSwitch(switches::kDisableThreadedCompositing))
        return false;
      if (command_line.HasSwitch(switches::kEnableThreadedCompositing))
        return true;

    #if defined(USE_AURA) || defined(OS_MACOSX)
      // We always want threaded compositing on Aura and Mac (the fallback is a
      // threaded software compositor).
      return true;
    #else
      return false;
    #endif
    }

    bool IsDelegatedRendererEnabled() {
      const CommandLine& command_line = *CommandLine::ForCurrentProcess();
      bool enabled = false;

      ......

      // Flags override.
      enabled |= command_line.HasSwitch(switches::kEnableDelegatedRenderer);
      enabled &= !command_line.HasSwitch(switches::kDisableDelegatedRenderer);

      // Needs compositing, and thread.
      if (enabled && !IsThreadedCompositingEnabled()) {
        enabled = false;
        ......
      }

      return enabled;
    }

这两个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/compositor_util.cc中。

从这里可以看到,函数IsDelegatedRendererEnabled的返回值等于true,也就是可以启动一个GPU进程,需要同时满足以下条件:

1. Chromium的命令行参数设置了switches::kEnableDelegatedRenderer选项;

  1. Chromium的命令行参数没有设置switches::kDisableDelegatedRenderer选项;

  2. Chromium的命令行参数设置了switches::kEnableThreadedCompositing选项,或者没有设置switches::kEnableThreadedCompositing选项,但是Chromium编译时定义了宏USE_AURA,或者当平台是Mac OS X平台。

  3. Chromium的命令行参数没有设置switches::kDisableThreadedCompositing选项。

要理解上述四个条件,关键在于理解Delegated Renderer和Threaded Compositing两个概念。

Delegated Renderer描述的是一个委托渲染器。所谓委托渲染,就是Render进程的合成器管理的所有GPU资源都会转交给Browser进程的合成器,再由Browser进程的合成器进行统一的合成,最后显示在屏幕上。Threaded Compositing称为线程化合成,指的是在Render进程中,合成器运行在一个独立的线程中,这个线程称为实现(IMPL)线程。在Chromium里面,还有一个特性称为In-Thread Compositing,称为线程内合成。这个特性是给Android平台上的单进程模式的Chromium使用的,这时候Render端的合成器将运行在主线程中,目的是可以让网页UI的合成发生在应用程序UI的绘制过程中。

这意味着,如果Chromium在编译时没有定义宏USE_AURA,但是当前平台是非iOS版的Max OS X平台,那么Delegated Renderer和Threaded Compositing这两个特性都是需要GPU支持的,因此当它们都启用时,就需要启动一个GPU进程。

这一步执先完成后,回到前面分析的BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted中,这时候如果函数ShouldInitializeBrowserGpuChannelAndTransportSurface的返回值为true,那么只是初步确定Chromium需要一个GPU进程。至于这个GPU进程最终能不能启动起来,还要取决于设备自带的GPU能否用来实现GPU_FEATURE_TYPE_GPU_COMPOSITING特性。这是通过调用GpuDataManagerImpl类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor进行判断的,如下所示:

bool GpuDataManagerImpl::CanUseGpuBrowserCompositor() const {
      base::AutoLock auto_lock(lock_);
      return private_->CanUseGpuBrowserCompositor();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl.cc中。

GpuDataManagerImpl类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor调用了成员变量private_描述的一个GpuDataManagerImplPrivate对象的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor判断设备自带的GPU能否用来实现GPU_FEATURE_TYPE_GPU_COMPOSITING特性,如下所示:

bool GpuDataManagerImplPrivate::CanUseGpuBrowserCompositor() const {
      if (ShouldUseSwiftShader())
        return false;
      if (IsFeatureBlacklisted(gpu::GPU_FEATURE_TYPE_GPU_COMPOSITING))
        return false;
      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor首先调用另外一个成员函数ShouldUseSwiftShader判断Chromium的UI是否是通过软件方式渲染的,如下所示:

bool GpuDataManagerImplPrivate::ShouldUseSwiftShader() const {
      return use_swiftshader_;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

前面提到,当GpuDataManagerImplPrivate类的成员变量use_swiftshader的值等于true的时候,就表示Chromium的UI是通过软件方式渲染的。在这种情况下,回到GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor中,那么它就可以直接返回一个false值给调用者,表示不需要启动一个GPU进程。

假设GpuDataManagerImplPrivate类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor的返回值为false,那么它接下来就调用成员函数IsFeatureBlacklisted判断设备自带的GPU能否用来实现GPU_FEATURE_TYPE_GPU_COMPOSITING特性,如下所示:

bool GpuDataManagerImplPrivate::IsFeatureBlacklisted(int feature) const {
      ......

      return (blacklisted_features_.count(feature) == 1);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_data_manager_impl_private.cc中。

从前面的分析可以知道,GpuDataManagerImplPrivate类的成员变量blacklisted_features_描述的一个std::set保存了禁止使用设备自带的GPU实现的Chromium特性,因此通过它就可以判断参数feature描述的特性是否被支持。

这一步执行完成之后,回到前面分析的BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted中,如果GpuDataManagerImpl类的成员函数CanUseGpuBrowserCompositor的返回值为false,也就是设备自带的GPU被禁止用来实现GPU_FEATURE_TYPE_GPU_COMPOSITING特性,那么本地变量established_gpu_channel的值就会由true值修改为false时,表示不需要启动一个GPU进程。

最后,BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted调用BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize检查本地变量established_gpu_channel的值是否等于true。如果等于true,那么就可能需要启动一个GPU进程,如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::Initialize(bool establish_gpu_channel) {
      DCHECK(!instance_);
      instance_ = new BrowserGpuChannelHostFactory();
      if (establish_gpu_channel) {
        instance_->EstablishGpuChannel(CAUSE_FOR_GPU_LAUNCH_BROWSER_STARTUP,
                                       base::Closure());
      }
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize首先是创建了一个BrowserGpuChannelHostFactory对象,并且保存在静态成员变量instance_中。在参数establish_gpu_channel的值等于true的情况下,BrowserGpuChannelHostFactory类的静态成员函数Initialize继续调用前面创建的BrowserGpuChannelHostFactory对象的成员函数EstablishGpuChannel启动一个GPU进程,以及创建一个到该GPU进程的GPU通道。

BrowserGpuChannelHostFactory类的成员函数EstablishGpuChannel的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishGpuChannel(
        CauseForGpuLaunch cause_for_gpu_launch,
        const base::Closure& callback) {
      ......

      if (!gpu_channel_ && !pending_request_) {
        // We should only get here if the context was lost.
        pending_request_ = EstablishRequest::Create(
            cause_for_gpu_launch, gpu_client_id_, gpu_host_id_);
      }

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

BrowserGpuChannelHostFactory类的成员变量gpu_channel_描述的是Browser进程到GPU进程的一个GPU通道,另外一个成员变量pending_request_描述的是正在创建上述GPU通道的一个请求。当这两个成员变量的值均等于NULL的时候,就说明GPU通道还没有建立起来,因此接下来就会调用EstablishRequest类的静态成员函数Create创建一个GPU通道。

EstablishRequest类的静态成员函数Create的实现如下所示:

scoped_refptr<BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest>
    BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::Create(CauseForGpuLaunch cause,
                                                           int gpu_client_id,
                                                           int gpu_host_id) {
      scoped_refptr<EstablishRequest> establish_request =
          new EstablishRequest(cause, gpu_client_id, gpu_host_id);
      scoped_refptr<base::MessageLoopProxy> loop =
          BrowserThread::GetMessageLoopProxyForThread(BrowserThread::IO);
      // PostTask outside the constructor to ensure at least one reference exists.
      loop->PostTask(
          FROM_HERE,
          base::Bind(&BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::EstablishOnIO,
                     establish_request));
      return establish_request;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

EstablishRequest类的静态成员函数Create首先将参数cause、gpu_client_id和gpu_host_id封装在一个EstablishRequest对象中,接着向当前进程的IO的消息队列发送一个Task,该Task绑定的函数为EstablishRequest类的成员函数EstablishOnIO,并且当该函数被调用时,this指针指向的是上述封装的EstablishRequest对象。

EstablishRequest类的成员函数EstablishOnIO的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::EstablishOnIO() {
      GpuProcessHost* host = GpuProcessHost::FromID(gpu_host_id_);
      if (!host) {
        host = GpuProcessHost::Get(GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED,
                                   cause_for_gpu_launch_);
        ......
        gpu_host_id_ = host->host_id();
        ......
      } 

      ......

      host->EstablishGpuChannel(
          gpu_client_id_,
          true,
          base::Bind(
              &BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::OnEstablishedOnIO,
              this));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

在Chroimum中,可能会存在两个GPU进程,其中一个是受限GPU进程,运行在沙箱中,通过枚举值GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED描述,另外一个是特权GPU进程,不用运行在沙箱中,通过枚举值GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_UNSANDBOXED描述。同时,每一个GPU进程都分配有一个Host ID,这个ID值保存在EstablishRequest类的成员变量gpu_host_id_中。

EstablishRequest类的成员函数EstablishOnIO首先是调用GpuProcessHost类的静态成员函数FromID检查与它的成员变量gpu_host_id_对应的GPU进程是否已经启动过了。如果已经启动过了,那么就会得到一个GpuProcessHost对象。也就是说,每一个GPU进程在Browser进程中,都通过一个GpuProcessHost对象描述,并且每一个GpuProcessHost对象都有一个对应的Host ID。

如果与EstablishRequest类的成员变量gpu_host_id_对应的GPU进程还没有创建,那么接下来就会调用GpuProcessHost类的静态成员函数Get启动一个类型为GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED的GPU进程,也就是创建一个运行沙箱中的GPU进程。创建启动成功,那么就可以获得一个GpuProcessHost对象。由于分配给这个GpuProcessHost对象的Host ID可能发生了变化,因此就通过调用它的成员函数host_id获得它现在使用的Host ID,并且保存在EstablishRequest类的成员变量gpu_host_id_中。

最后,EstablishRequest类的成员函数EstablishOnIO就调用上述获得的GpuProcessHost对象的成员函数EstablishGpuChannel创建一个到它所描述的GPU进程的GPU通道。接下来,我们先分析GpuProcessHost类的静态成员函数Get启动GPU进程的过程,接下来再分析GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel创建GPU通道的过程。

GpuProcessHost类的静态成员函数Get的实现如下所示:

GpuProcessHost* g_gpu_process_hosts[GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_COUNT];

    ......

    GpuProcessHost* GpuProcessHost::Get(GpuProcessKind kind,
                                        CauseForGpuLaunch cause) {
      ......

      if (g_gpu_process_hosts[kind] && ValidateHost(g_gpu_process_hosts[kind]))
        return g_gpu_process_hosts[kind];

      ......

      static int last_host_id = 0;
      int host_id;
      host_id = ++last_host_id;

      ......

      GpuProcessHost* host = new GpuProcessHost(host_id, kind);
      if (host->Init())
        return host;

      ......
    }

这个函数定义在文件xternal/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

全局变量g_gpu_process_hosts是一个GpuProcessHost数组,它的大小为GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_COUNT,即等于2,它是用来保存上面提到的用来描述GPU进程的GpuProcessHost对象。也就是说,每当我们创建一个GPU进程的时候,就会创建一个GpuProcessHost对象,并且将该GpuProcessHost对象按照它的类型(puProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_UNSANDBOXED或者puProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED)保存在全局g_gpu_process_hosts描述的GpuProcessHost数组中。

GpuProcessHost类的静态成员函数Get首先做的便是根据参数kind指定的GPU进程类型在全局变量g_gpu_process_hosts描述的GpuProcessHost数组中检查是否已经存在一个对应的GpuProcessHost对象。如果已经存在,那么就说明请求启动的GPU进程已经启动起来了,因此就不用再往下处理了。否则的话,就会创建一个GpuProcessHost对象,并且调用该GpuProcessHost对象的成员函数Init启动一个GPU进程。

我们首先分析GpuProcessHost对象的创建过程,即GpuProcessHost类的构造函数的实现,如下所示:

GpuProcessHost::GpuProcessHost(int host_id, GpuProcessKind kind)
        : ......,
          in_process_(false),
          ...... {
      if (CommandLine::ForCurrentProcess()->HasSwitch(switches::kSingleProcess) ||
          CommandLine::ForCurrentProcess()->HasSwitch(switches::kInProcessGPU)) {
        in_process_ = true;
      }

      ......

      g_gpu_process_hosts[kind] = this;

      ......

      process_.reset(new BrowserChildProcessHostImpl(PROCESS_TYPE_GPU, this));
    }

这个函数定义在文件xternal/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

GpuProcessHost类有一个重要的成员变量inprocess。当Chromium的命令行参数中设置了switches::kSingleProcess或者switches::kInProcessGPU选项的时候,它的值等于true。否则的话,它的值就等于false。

当GpuProcessHost类的成员变量in_process_的值等于true的时候,表示在Browser进程中创建一个GPU线程来代替GPU进程。这种GPU渲染方式在Chromium中就称为In-Process GPU渲染。这意味着,Browser进程接收到GPU相关的操作时,都转发给它的GPU线程处理。由于Browser进程与GPU线程和GPU进程的通信过程都统一封装为IPC通道或者GPU通道操作,因此不管采用的是In-Process GPU渲染方式,还是独立GPU进程的渲染方式,它们提供给Browser进程的接口,都是一样的。

GpuProcessHost类还有另外一个成员变量process_,它指向的是一个BrowserChildProcessHostImpl对象。通过该BrowserChildProcessHostImpl对象,GpuProcessHost类可以向GPU线程或者GPU进程发送IPC消息,或者接收从GPU线程或者GPU进程发送过来的IPC消息。

从这里还可以看到,正在创建的GpuProcessHost对象被保存在全局变量g_gpu_process_hosts中,这样以后就可以检查指定类型的GPU进程是否已经启动过了。

回到GpuProcessHost类的静态成员函数Get中,当它创建了一个GpuProcessHost对象之后,接下来就会调用这个GpuProcessHost对象的成员函数Init启动一个GPU进程或者一个GPU线程,它的实现如下所示:

bool GpuProcessHost::Init() {
      ......

      std::string channel_id = process_->GetHost()->CreateChannel();
      if (channel_id.empty())
        return false;

      if (in_process_) {
        ......

        in_process_gpu_thread_.reset(g_gpu_main_thread_factory(channel_id));
        in_process_gpu_thread_->Start();

        ......
      } else if (!LaunchGpuProcess(channel_id)) {
        return false;
      }

      if (!Send(new GpuMsg_Initialize()))
        return false;

      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

GpuProcessHost类的成员函数Init首先通过调用成员变量process_指向的BrowserChildProcessHostImpl对象的成员函数GetHost获得其内部的一个ChildProcessHostImpl对象。有了这个ChildProcessHostImpl对象之后,再调用它的成员函数CreateChannel创建一个IPC通道,如下所示:

std::string ChildProcessHostImpl::CreateChannel() {
      channel_id_ = IPC::Channel::GenerateVerifiedChannelID(std::string());
      channel_ = IPC::Channel::CreateServer(channel_id_, this);
      if (!channel_->Connect())
        return std::string();

      ......

      return channel_id_;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/child_process_host_impl.cc中。

ChildProcessHostImpl类的成员函数CreateChannel首先是调用IPC::Channel类的静态成员函数GenerateVerifiedChannelID生成一个唯一的UNIX Socket名称,接着再调用IPC::Channel类的静态成员函数CreateServer根据上述UNIX Socket名称创建一个UNIX Socket。

IPC::Channel类的静态成员函数GenerateVerifiedChannelID的实现可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文,它的另外一个静态成员函数CreateServer的实现如下所示:

scoped_ptr<Channel> Channel::CreateServer(
        const IPC::ChannelHandle &channel_handle, Listener* listener) {
      return Channel::Create(channel_handle, Channel::MODE_SERVER, listener);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ipc/ipc_channel_common.cc中。

IPC::Channel类的静态成员函数CreateServer调用了Channel类的静态成员函数Create创建了一个UNIX Socket,并且将其Server端文件描述符封装在一个ChannelPosix对象。这个过程可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文。

回到ChildProcessHostImpl类的成员函数CreateChannel中,它通过IPC::Channel类的静态成员函数CreateServer获得一个ChannelPosix对象之后,再调用该ChannelPosix对象的成员函数Connect,这样就可以将前面所创建的一个UNIX Socket的Server端文件描述符增加到当前进程的IO线程的消息队列中去监控,也就是监控它的IO事件,用来接收以后GPU进程或者GPU线程给它发送的IPC消息。这个过程也可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文。

再回到GpuProcessHost类的成员函数Init中,它调用ChildProcessHostImpl类的成员函数CreateChannel创建了一个Server端的IPC通道之后,接下来根据成员变量in_process_的值决定是要在当前进程中创建一个GPU线程,还是要创建一个独立的GPU进程。

根据前面的分析,当GpuProcessHost类的成员变量in_process_的值等于true的时候,表示要在当前进程,也就是Browser进程,创建一个GPU线程。接下来我们就首先分析GPU线程的创建过程。

g_gpu_main_thread_factory是一个类型为GpuMainThreadFactoryFunction的函数指针,它的定义如下所示:

GpuMainThreadFactoryFunction g_gpu_main_thread_factory = NULL;

这个全局变量定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

GpuMainThreadFactoryFunction的定义如下所示:

typedef base::Thread* (*GpuMainThreadFactoryFunction)(const std::string& id);

这个函数指针类型定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.h中。

从这里可以看到,GpuMainThreadFactoryFunction函数指针指向的函数有一个类型为std::string&的参数,这个参数描述的是一个UNIX Socket名称,并且该函数的返回值是一个 Thread对象,该Thread对象描述的就是一个线程。

Browser进程启动的过程中,会调用一个函数RegisterMainThreadFactories设置全局变量g_gpu_main_thread_factory的值,如下所示:

static void RegisterMainThreadFactories() {
      ......

      GpuProcessHost::RegisterGpuMainThreadFactory(
          CreateInProcessGpuThread);

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/app/content_main_runner.cc中。

函数RegisterMainThreadFactories通过调用GpuProcessHost类的静态成员函数RegisterGpuMainThreadFactory设置全局变量g_gpu_main_thread_factory的值,如下所示:

void GpuProcessHost::RegisterGpuMainThreadFactory(
        GpuMainThreadFactoryFunction create) {
      g_gpu_main_thread_factory = create;
    }

这个函数指针类型定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

这意味着全局变量g_gpu_main_thread_factory指向的函数为CreateInProcessGpuThread。

回到GpuProcessHost类的成员数Init中,它首先通过调用全局变量g_gpu_main_thread_factory指向的函数创建一个线程对象,也就是通过调用函数CreateInProcessGpuThread创建一个线程对象,接着再调用该线程对象的成员函数Start启动一个GPU线程。

函数CreateInProcessGpuThread的实现如下所示:

base::Thread* CreateInProcessGpuThread(const std::string& channel_id) {
      return new InProcessGpuThread(channel_id);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/in_process_gpu_thread.cc中。

函数CreateInProcessGpuThread返回的是一个InProcessGpuThread对象,该对象的创建过程如下所示:

InProcessGpuThread::InProcessGpuThread(const std::string& channel_id)
        : base::Thread("Chrome_InProcGpuThread"),
          channel_id_(channel_id),
          gpu_process_(NULL) {
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/in_process_gpu_thread.cc中。

InProcessGpuThread类的构造函数主要做两件事件。第一件事情是调用父类Thread的构造函数对父类部分对象进行初始化,第二件事件是将前面创建的一个UNIX Socket的名称保存在成员变量channel_id_中。

这意味着,Browser进程中的GPU线程是通过一个InProcessGpuThread对象来描述的。从前面Chromium多线程模型设计和实现分析一文可以知道,当调用这个InProcessGpuThread对象的成员函数Start(从父类Thread继承下来)的时候,就可以启动一个线程。这个线程在进入消息循环之前,会先调用由子类实现的成员函数Init,也就是InProcessGpuThread类的成员函数Init,对线程执行初始化工作。

InProcessGpuThread类的成员函数Init的实现如下所示:

void InProcessGpuThread::Init() {
      gpu_process_ = new GpuProcess();
      // The process object takes ownership of the thread object, so do not
      // save and delete the pointer.
      gpu_process_->set_main_thread(new GpuChildThread(channel_id_));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/in_process_gpu_thread.cc中。

InProcessGpuThread类的成员函数Init首先创建了一个GpuProcess对象,并且保存在成员变量gpu_process_中。这个GpuProcess对象就是图1所示的GpuProcess对象,用来与Browser进程进行IPC。这个GpuProcess对象本来是应该在GPU进程中创建的,但是由于在我们这个情景中,只有GPU线程没有GPU进程,不过两者是等价的,因此,在GPU线程中创建一个GpuProcess对象起到的效果和作用与在GPU进程中创建一个GpuProcess对象是相同的。

GpuProcess类是从ChildProcess类继承下来的,如下所示:

class GpuProcess : public ChildProcess {
     .....
    };

这个类定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_process.h中。

这意味着在创建GpuProcess对象的过程中,会触发对ChildProcess类的构造函数的调用,如下所示:

GpuProcess::GpuProcess() {
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_process.cc中。

GpuProcess类的构造函数调用的是父类ChildProcess的默认构造函数。我们在前面Chromium的Render进程启动过程分析一文中已经分析过ChildProcess的默认构造函数了,它主要就是创建一个IO线程。这个IO线程就是负责与Browser进程或者其它进程(例如Render进程和Plugin进程)的IO线程进行IPC的。

回到InProcessGpuThread类的成员函数Init中,它在GPU线程中创建了一个GpuProcess对象之后,就获得了一个IO线程,接下来它又创建了一个GpuChildThread对象。这个GpuChildThread对象也是用来描述当前所在的GPU线程,并且这个GpuChildThread对象会被设置到前面创建的GpuProcess对象中,表示前面创建的GpuProcess对象所描述的"进程"的主线程就是这里创建的GpuChildThread对象所描述的GPU线程。

GpuChildThread对象的创建过程如下所示:

GpuChildThread::GpuChildThread(const std::string& channel_id)
        : ChildThread(channel_id),
          ......,
          in_browser_process_(true) {
      ......
    #if !defined(OS_ANDROID)
      // For single process and in-process GPU mode, we need to load and
      // initialize the GL implementation and locate the GL entry points here.
      // On Android, GLSurface::InitializeOneOff() is called from BrowserMainLoop
      // before getting here. crbug.com/326295
      if (!gfx::GLSurface::InitializeOneOff())
        VLOG(1) << "gfx::GLSurface::InitializeOneOff failed";
    #endif
      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_child_thread.cc。

GpuChildThread类的构造函数主要做两件事情。

第一件事情是将参数channel_id描述的UNIX Socket的名称传递给父类ChildThread的构造函数,以便后者可以根据该UNIX Socket的名称获得前面在ChildProcessHostImpl类的成员函数CreateChannel中创建的一个UNIX Socket的Client端文件描述符。有了这个UNIX Socket的Client端文件描述符之后,就可以创建一个Client端IPC通道了。这个Client端IPC通道以后就可以用来与Browser进程或者其它进程(例如Render进程和Plugin进程)的Server端IPC通道进行通信。ChildThread类的构造函数创建Client端IPC通道的过程可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文。

第二件事情是在非Android平台才会做的,就是调用前面分析过的gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff在当前进程中加载OpenGL相关的库,以及创建一个EGLDisplay,以便以后可以创建OpenGL上下文。这是由于在Android平台上,前面在调用BrowserMainLoop类的成员函数BrowserThreadsStarted的时候,已经调用过gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff了,因此这里就不需要再重复调用。

这样,在Browser进程中创建一个GPU线程的过程就分析完成了。这个GPU线程通过InProcessGpuThread类描述,并且在它的启动的过程中,主要是做了以下两件事情:

1. 创建了一个GpuProcess对象,用来描述一个假设存在的GPU进程,这将会触发创建一个IO线程。注意,Browser进程本来也有一个IO线程。这个原有的IO线程是Browser进程用来与其它进程(例如GPU进程、Render进程和Plugin进程)进行IPC的。而这里新创建的IO线程是GPU线程用来与其他进程(例如Browser进程、Render进程和Plugin进程)进行IPC的。

2. 创建了一个GpuChildThread对象,该GpuChildThread对象描述的也是Browser进程中的GPU线程,这将会触发创建一个Client端IPC通道。这个Client端IPC通道是GPU线程用来与其他进程(例如Browser进程、Render进程和Plugin进程)的Server端IPC通道进行IPC的。

上述两个对象在GPU进程的启动过程也同样会创建的。正是通过这种相同的方式,使得Browser进程与GPU线程和GPU进程的通信方式和过程都是一样的,也就是说,Browser进程需要执行GPU操作时,不需要知道这些GPU操作是在它的一个GPU线程中执行,还是在一个独立的GPU进程中执行。同样的,Render进程和Plugin进程需要执行GPU操作时,也不需要关心这些GPU操作是在Browser进程中的一个GPU线程中执行,还是在一个独立日GPU进程中执行。

回到GpuProcessHost类的成员函数Init中,接下来我们分析另外一个情景,即启动GPU进程的情况。这是通过调用GpuProcessHost类的成员函数LaunchGpuProcess实现的,如下所示:

bool GpuProcessHost::LaunchGpuProcess(const std::string& channel_id) {
      ......

      base::FilePath exe_path = ChildProcessHost::GetChildPath(child_flags);
      ......

      CommandLine* cmd_line = new CommandLine(exe_path);
      cmd_line->AppendSwitchASCII(switches::kProcessType, switches::kGpuProcess);
      ......

      process_->Launch(
          new GpuSandboxedProcessLauncherDelegate(cmd_line,
                                                  process_->GetHost()),

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

GpuProcessHost类的成员函数LaunchGpuProcess首先是创建了GPU进程的命令行参数。这个命令行参数设置了一个重要的选项switches::kProcessType,它的值等于switches::kGpuProcess。

GpuProcessHost类的成员函数LaunchGpuProcess接下来将上述命令行参数传递给成员变量process_指向的一个BrowserChildProcessHostImpl对象的成员函数Launch,以便后者可以启动一个GPU进程。

BrowserChildProcessHostImpl类的成员函数Launch的实现如下所示:

void BrowserChildProcessHostImpl::Launch(
        SandboxedProcessLauncherDelegate* delegate,
        CommandLine* cmd_line) {
      ......

      child_process_.reset(new ChildProcessLauncher(
          delegate,
          cmd_line,
          data_.id,
          this));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/browser_child_process_host_impl.cc中。

从这里可以看到,BrowserChildProcessHostImpl类的成员函数Launch主要是创建了一个ChildProcessLauncher对象,并且保存在成员变量child_process_中。从前面Chromium的Render进程启动过程分析一文可以知道,在ChildProcessLauncher对象的创建过程中,也就是在ChildProcessLauncher类的构造函数中,将会通过JNI调用Java层的一个Conext接口的成员函数bindService启动一个Service进程。

从前面Chromium的Render进程启动过程分析一文还可以知道,当前进程,也就是Browser进程,会将前面在ChildProcessHostImpl类的成员函数CreateChannel中创建的一个UNIX Socket的Client端文件描述符通过Binder IPC传递给上述Service进程,以便后者可以创建一个Client端IPC通道与Browser进程进行通信。最后,上述Service进程会通过JNI调用Native层的函数RunNamedProcessTypeMain,后者的实现如下所示:

int RunNamedProcessTypeMain(  
        const std::string& process_type,  
        const MainFunctionParams& main_function_params,  
        ContentMainDelegate* delegate) {  
      static const MainFunction kMainFunctions[] = {  
    #if !defined(CHROME_MULTIPLE_DLL_CHILD)  
        { "",                            BrowserMain },  
    #endif  
    #if !defined(CHROME_MULTIPLE_DLL_BROWSER)  
    #if defined(ENABLE_PLUGINS)  
    #if !defined(OS_LINUX)  
        { switches::kPluginProcess,      PluginMain },  
    #endif  
        { switches::kWorkerProcess,      WorkerMain },  
        { switches::kPpapiPluginProcess, PpapiPluginMain },  
        { switches::kPpapiBrokerProcess, PpapiBrokerMain },  
    #endif  // ENABLE_PLUGINS  
        { switches::kUtilityProcess,     UtilityMain },  
        { switches::kRendererProcess,    RendererMain },  
        { switches::kGpuProcess,         GpuMain },  
    #endif  // !CHROME_MULTIPLE_DLL_BROWSER  
      };  

      ......  

      for (size_t i = 0; i < arraysize(kMainFunctions); ++i) {  
        if (process_type == kMainFunctions[i].name) {  
          if (delegate) {  
            int exit_code = delegate->RunProcess(process_type,  
                main_function_params);  
    #if defined(OS_ANDROID)  
            // In Android's browser process, the negative exit code doesn't mean the  
            // default behavior should be used as the UI message loop is managed by  
            // the Java and the browser process's default behavior is always  
            // overridden.  
            if (process_type.empty())  
              return exit_code;  
    #endif  
            if (exit_code >= 0)  
              return exit_code;  
          }  
          return kMainFunctions[i].function(main_function_params);  
        }  
      }  

      ......  
    }  

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/app/content_main_runner.cc中。

在前面Chromium的Render进程启动过程分析一文中,我们已经分析过函数RunNamedProcessTypeMain的实现了,不过这时候它的参数process_type的值等于switches::kGpuProcess,也就是来自于前面提到的命令行参数中的switches::kProcessType选项,因此接下来函数RunNamedProcessTypeMain将调用函数GpuMain作为GPU进程的入口函数。

函数GpuMain的实现如下所示:

int GpuMain(const MainFunctionParams& parameters) {
      ......

      base::MessageLoop main_message_loop(base::MessageLoop::TYPE_IO);
      ......

      // Warm up resources that don't need access to GPUInfo.
      if (WarmUpSandbox(command_line)) {
        ......

        // Determine if we need to initialize GL here or it has already been done.
        bool gl_already_initialized = false;
        ......
        if (command_line.HasSwitch(switches::kInProcessGPU)) {
          // With in-process GPU, GLSurface::InitializeOneOff() is called from
          // GpuChildThread before getting here.
          gl_already_initialized = true;
        }

        // Load and initialize the GL implementation and locate the GL entry points.
        bool gl_initialized =
            gl_already_initialized
                ? gfx::GetGLImplementation() != gfx::kGLImplementationNone
                : gfx::GLSurface::InitializeOneOff();

        ......
      }

      ......

      GpuProcess gpu_process;
      ......

      GpuChildThread* child_thread = new GpuChildThread(watchdog_thread.get(),
                                                        dead_on_arrival,
                                                        gpu_info,
                                                        deferred_messages.Get());
      ......

      gpu_process.set_main_thread(child_thread);

      {
        ......
        main_message_loop.Run();
      }

      ......

      return 0;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_main.cc中。

函数GpuMain主要做了以下几件事情:

1. 创建了一个IO类型的消息循环,后面将会将该消息循环作为当前线程的消息循环。

2. 调用函数WarmUpSandbox判断是否需要执行一些预加载操作。如果需要的话,接下来就会继续判断当前进程的命令行参数是否包含了switches::kInProcessGPU选项。如果没有包括,那么再接下来就会调用我们前面分析过的gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff在当前进程加载OpenGL相关的库,以及创建一个EGLDisplay,以便以后可以用来创建OpenGL上下文。函数WarmUpSandbox的返回值总为true,并且当前进程的命令行参数没有包含switches::kInProcessGPU选项,因此最后会调用gfx::GLSurface类的静态成员函数InitializeOneOff。

3. 创建了一个GpuProcess对象。从前面的分析可以知道,创建GpuProcess对象将会导致在当前进程中创建一个IO线程。这个IO线程是用来与其他进程(例如Browser进程、Render进程和Plugin进程)进行IPC的。

4. 创建了一个GpuChildThread对象,该GpuChildThread对象描述的线程即为当前线程,并且会将当前线程设置为当前进程(也就是GPU进程)的主线程。从前面的分析可以知道,创建GpuChildThread对象将会触发创建一个Client端IPC通道。这个Client端IPC通道是GPU进程用来与其他进程(例如Browser进程、Render进程和Plugin进程)的Server端IPC通道进行IPC的。

5. 通过前面创建的消息循环使得当前线程进入消息循环状态。

这样,GPU进程的启动过程就完成了。回到前面分析的GpuProcessHost类的成员函数Init中,无论它之前启动的是一个GPU线程,还是一个GPU进程,都会向它发送一个类型为GpuMsg_Initialize的IPC消息,用来对GPU进程执行初始化工作。

GpuMsg_Initialize是一个类型为MSG_ROUTING_CONTROL的IPC消息,根据前面Chromium的IPC消息发送、接收和分发机制分析一文的IPC消息分发机制,这个消息首先是分给在GPU进程或者GPU线程中创建的GpuChildThread对象的父类ChildThread的成员函数OnMessageReceived处理,如下所示:

bool ChildThread::OnMessageReceived(const IPC::Message& msg) {
      ......

      if (msg.routing_id() == MSG_ROUTING_CONTROL)
        return OnControlMessageReceived(msg);

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/child/child_thread.cc中。

ChildThread的成员函数OnMessageReceived发现这是一个类型为MSG_ROUTING_CONTROL的IPC消息,于是就会将它分发给另外一个成员函数OnControlMessageReceived处理。GpuChildThread类重写了父类ChildThread的成员函数OnControlMessageReceived,因此接下来参数msg描述的IPC消息继续分发给GpuChildThread类的成员函数OnControlMessageReceived处理。

GpuChildThread类的成员函数OnControlMessageReceived的实现如下所示:

bool GpuChildThread::OnControlMessageReceived(const IPC::Message& msg) {
      bool handled = true;
      IPC_BEGIN_MESSAGE_MAP(GpuChildThread, msg)
        IPC_MESSAGE_HANDLER(GpuMsg_Initialize, OnInitialize)
        ......
        IPC_MESSAGE_UNHANDLED(handled = false)
      IPC_END_MESSAGE_MAP()

      if (handled)
        return true;

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_child_thread.cc中。

从这里可以看到,IPC消息GpuMsg_Initialize最后将由GpuChildThread类的成员函数OnInitialize进行处理,它的主要处理过程如下所示:

void GpuChildThread::OnInitialize() {
      ......

      gpu_channel_manager_.reset(
          new GpuChannelManager(GetRouter(),
                                watchdog_thread_.get(),
                                ChildProcess::current()->io_message_loop_proxy(),
                                ChildProcess::current()->GetShutDownEvent()));

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_child_thread.cc中。

GpuChildThread类的成员函数OnInitialize主要是创建了一个GpuChannelManager对象,并且保存在成员变量gpu_channel_manager_中。这个GpuChannelManager是用来负责管理GPU进程与其它进程之间的GPU通道的,接下来我们分析GPU通道的创建过程时就会看到这一点。

注意,GpuChildThread类的成员函数OnInitialize在创建上述GpuChannelManager对象时,会传递给它两个重要的参数,即第一个参数和第三个参数。其中,第三个参数是GPU进程负责用来与其它进程执行IPC的IO线程的消息循环。第一个参数是一个MessageRouter对象,是通过调用从父类ChildThread继承下来的成员函数GetRouter获得的,如下所示:

MessageRouter* ChildThread::GetRouter() {
      ......
      return &router_;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/child/child_thread.cc中。

ChildThread类的成员函数GetRouter返回的是成员变量router_描述的一个MessageRouter对象。后面我们分析GPU通道的创建过程时再解释它的作用。

上述两个参数最后将会保存在GpuChannelManager类的成员变量router_和io_message_loop_中,如下所示:

GpuChannelManager::GpuChannelManager(MessageRouter* router,
                                         GpuWatchdog* watchdog,
                                         base::MessageLoopProxy* io_message_loop,
                                         base::WaitableEvent* shutdown_event)
        : ......,
          io_message_loop_(io_message_loop),
          ......,
          router_(router),
          ...... {
      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/gpu_channel_manager.cc。

以后涉及到IPC消息的分发过程中,在没有必要的情况下,我们将会略过中间的分发过程,而直接进入到最终的处理函数。中间略过的过程读者可以参考Chromium的IPC消息发送、接收和分发机制一文自行分析。

这样,Browser进程启动GPU线程或者GPU进程的过程就分析完成了,但是这时候Browser进程与GPU线程或者GPU进程仅仅是建立了一个普通的IPC通道。从前面的图1可以看到,Browser进程与GPU进程之间的GPU操作是通过一个专门的GPU通道进行的,这一点也适用于GPU线程。因此,接下来Browser进程还需要与GPU进程或者GPU线程建立一个GPU通道。

前面分析EstablishRequest类的成员函数EstablishOnIO的时候提到,它在启动了GPU进程或者GPU线程之后,会调用GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel创建一个GPU通道,如下所示:

void GpuProcessHost::EstablishGpuChannel(
        int client_id,
        bool share_context,
        const EstablishChannelCallback& callback) {
      ......

      if (Send(new GpuMsg_EstablishChannel(client_id, share_context))) {
        channel_requests_.push(callback);
      } 

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel向刚才启动起来的GPU进程或者GPU线程发送一个类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息。发送成功后,参数callback指向的一个EstablishChannelCallback对象将会保存在GpuProcessHost类的成员变量channel_requests_描述的一个std::queue中,以便等到发送出去的IPC消息得到回复时进行相应的处理。

从前面的调用过程可以知道,参数callback指向的一个EstablishChannelCallback对象描述的是一个Task,该Task绑定的函数为BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO,因此,当类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息得到回复时,BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO会被调用。

类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息由GpuChildThread类的成员函数OnControlMessageReceived分发给GpuChannelManager类的成员函数OnMessageReceived处理,如下所示:

bool GpuChildThread::OnControlMessageReceived(const IPC::Message& msg) {
      ......

      return gpu_channel_manager_.get() &&
          gpu_channel_manager_->OnMessageReceived(msg);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/gpu/gpu_child_thread.cc中。

GpuChildThread类的成员变量gpu_channel_manager_指向的GpuChannelManager对象是GPU进程或者GPU线程前面接收到类型为GpuMsg_Initialize的IPC消息时创建的,GpuChildThread类的成员函数OnControlMessageReceived将类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息分给它处理,如下所示:

bool GpuChannelManager::OnMessageReceived(const IPC::Message& msg) {
      bool handled = true;
      IPC_BEGIN_MESSAGE_MAP(GpuChannelManager, msg)
        IPC_MESSAGE_HANDLER(GpuMsg_EstablishChannel, OnEstablishChannel)
        ......
        IPC_MESSAGE_UNHANDLED(handled = false)
      IPC_END_MESSAGE_MAP()
      return handled;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/gpu_channel_manager.cc中。

GpuChannelManager类的成员函数OnMessageReceived将类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息分给另外一个成员函数OnEstablishChannel处理,如下所示:

void GpuChannelManager::OnEstablishChannel(int client_id, bool share_context) {
      IPC::ChannelHandle channel_handle;

      gfx::GLShareGroup* share_group = NULL;
      gpu::gles2::MailboxManager* mailbox_manager = NULL;
      if (share_context) {
        if (!share_group_.get()) {
          share_group_ = new gfx::GLShareGroup;
          DCHECK(!mailbox_manager_.get());
          mailbox_manager_ = new gpu::gles2::MailboxManager;
        }
        share_group = share_group_.get();
        mailbox_manager = mailbox_manager_.get();
      }

      scoped_ptr<GpuChannel> channel(new GpuChannel(
          this, watchdog_, share_group, mailbox_manager, client_id, false));
      channel->Init(io_message_loop_.get(), shutdown_event_);
      channel_handle.name = channel->GetChannelName();

    #if defined(OS_POSIX)
      // On POSIX, pass the renderer-side FD. Also mark it as auto-close so
      // that it gets closed after it has been sent.
      int renderer_fd = channel->TakeRendererFileDescriptor();
      DCHECK_NE(-1, renderer_fd);
      channel_handle.socket = base::FileDescriptor(renderer_fd, true);
    #endif

      gpu_channels_.set(client_id, channel.Pass());

      Send(new GpuHostMsg_ChannelEstablished(channel_handle));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/gpu_channel_manager.cc中。

从前面的调用过程可以知道,参数share_context的值等于true,表示要创建的GPU通道与其它的GPU通道共享相同的OpenGL组,同时它们也共享相同的Mailbox管理器。这个相同的OpenGL共享组和Mailbox共享管理器由GpuChannelManager类的成员变量share_group_和mailbox_manager_描述。

因此,当参数share_context的值等于true,并且GpuChannelManager类的成员变量share_group_和mailbox_manager_又等于NULL的时候,GpuChannelManager类的成员函数OnEstablishChannel就分别创建一个gfx::GLShareGroup对象和一个gpu::gles2::MailboxManager对象保存在它们之上。

关于OpenGL共享组和Mailbox管理器,在后面一个系列的文章中分析Chromium的GPU渲染机制时,我们再详细分析。

GpuChannelManager类的成员函数OnEstablishChannel接下来创建了一个GpuChannel对象来描述一个GPU通道。这个GPU通道与前面分析的IPC通道一样,底层都是通过一个UNIX Socket来描述的。在创建GpuChannel对象的过程中,也就是在GpuChannel类的构造函数的执行过程中,主要是生成了一个UNIX Socket的名称,最后需要调用该GpuChannel对象的成员函数Init,才会根据前面生成的UINX Socket名称创建一个UNIX Socket。

调用前面创建的GpuChannel对象的成员函数GetChannelName和TakeRendererFileDescriptor可以分别获得由它创建的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符。获得的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符封装在一个ChannelHandle对象中,该ChannelHandle对象又会进一步封装在一个类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC消息中。这个IPC消息最终被发送到Browser进程中去,作为Browser进程发送过来的类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息的回复。

注意,类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息封装的是一个ChannelHandle对象,也就是说,类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息的内容由ChannelHandle类描述。由于上述发送的类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息封装的ChannelHandle对象包含了文件描述符,即一个UNIX Socket的Client端文件描述符,因此该IPC消息最后将通过sendmsg接口发送出去。这一点可以参考前面Chromium的IPC消息发送、接收和分发机制分析一文。

参数client_id描述的是请求创建GPU通道的Client端的ID。从前面的调用过程可以知道,这个GPU通道的Client端即为Browser进程。最后,创建的GPU通道将会以参数client_id为键值,保存在GpuChannelManager类的成员变量gpu_channels_描述的一个GPU通道表中。也就是说,GpuChannelManager类负责管理GPU进程或者GPU线程中的所有GPU通道。

接下来,我们分析GPU通道的创建过程,也就是GpuChannel类的构造函数和成员函数Init的实现。

GpuChannel类的构造函数的实现如下所示:

GpuChannel::GpuChannel(GpuChannelManager* gpu_channel_manager,
                           GpuWatchdog* watchdog,
                           gfx::GLShareGroup* share_group,
                           gpu::gles2::MailboxManager* mailbox,
                           int client_id,
                           bool software)
        : gpu_channel_manager_(gpu_channel_manager),
          ......,
          client_id_(client_id),
          share_group_(share_group ? share_group : new gfx::GLShareGroup),
          mailbox_manager_(mailbox ? mailbox : new gpu::gles2::MailboxManager),
          ...... {
      ......
      channel_id_ = IPC::Channel::GenerateVerifiedChannelID("gpu");
      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/gpu_channel.cc中。

GpuChannel类的构造函数调用IPC::Channel类的静态成员函数GenerateVerifiedChannelID生成了一个UNIX Socket名称,并且保存在成员变量中。这个UNIX Socket名称接下来就是用来创建UNIX Socket的。

此外,我们还可以看到,如果参数share_group和mailbox的值等于NULL,即当前正在创建的GPU通道不与其它GPU通道共享OpenGL组和Mailbox管理器,那么GpuChannel类的构造函数就会为当前正在创建的GPU通道创建一个独享的OpenGL组和Mailbox管理器,并且分别保存在成员变量share_group_和mailbox_manager_中。

GpuChannel类的成员函数Init的实现如下所示:

void GpuChannel::Init(base::MessageLoopProxy* io_message_loop,
                          base::WaitableEvent* shutdown_event) {
      ......

      // Map renderer ID to a (single) channel to that process.
      channel_ = IPC::SyncChannel::Create(channel_id_,
                                          IPC::Channel::MODE_SERVER,
                                          this,
                                          io_message_loop,
                                          false,
                                          shutdown_event);

      filter_ =
          new GpuChannelMessageFilter(weak_factory_.GetWeakPtr(),
                                      gpu_channel_manager_->sync_point_manager(),
                                      base::MessageLoopProxy::current());
      io_message_loop_ = io_message_loop;
      channel_->AddFilter(filter_.get());

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/gpu_channel.cc中。

GpuChannel类的成员函数Init调用IPC::SyncChannel类的静态成员函数Create根据前面生成的名称创建一个UNIX Socket,并且将这个UNIX Socket的Server端文件描述符封装在一个SyncChannel对象中。这个SyncChannel对象保存在GpuChannel类的成员变量channel_中。IPC::SyncChannel类的静态成员函数Create创建UNIX Socket以及Server端SyncChannel对象的过程可以参考前面Chromium的Render进程启动过程分析一文。

GpuChannel类的成员函数Init接下来创建了一个类型为GpuChannelMessageFilter的Filter,并且注册到了前面创建的Server端SyncChannel对象中去。这样以后通过该SyncChannel对象接收到的IPC消息,根据我们前面Chromium的IPC消息发送、接收和分发机制分析一文的分析,首先是分发给GpuChannelMessageFilter类的成员函数OnMessageReceived处理。如果GpuChannelMessageFilter类的成员函数OnMessageReceived不处理,那么再接着再分发给GpuChannel类的成员函数OnMessageReceived处理。GpuChannelMessageFilter类主要是用来拦截GPU相关的操作消息,然后做GPU调度状态切换的。关于GPU调度,我们在后面一个系列文章中再详细分析。

这一步执行完成之后,回到GpuChannelManager类的成员函数OnEstablishChannel中,它最后将前面创建的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符通过一个类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC消息发送给Browser进程。

Browser进程通过GpuProcessHost类的成员函数OnMessageReceived接收上述类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC消息,如下所示:

bool GpuProcessHost::OnMessageReceived(const IPC::Message& message) {
      ......
      IPC_BEGIN_MESSAGE_MAP(GpuProcessHost, message)
        ......
        IPC_MESSAGE_HANDLER(GpuHostMsg_ChannelEstablished, OnChannelEstablished)
        ......
      IPC_END_MESSAGE_MAP()

      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

从这里可以看到,GpuProcessHost类的成员函数OnMessageReceived将类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC消息发分给另外一个成员函数OnChannelEstablished处理。

GpuProcessHost类的成员函数OnChannelEstablished的实现如下所示:

void GpuProcessHost::OnChannelEstablished(
        const IPC::ChannelHandle& channel_handle) {
      ......

      EstablishChannelCallback callback = channel_requests_.front();
      channel_requests_.pop();

      ......

      callback.Run(channel_handle,
                   GpuDataManagerImpl::GetInstance()->GetGPUInfo());
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/gpu_process_host.cc中。

前面在分析GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel时提到,Browser进程向GPU进程或者GPU线程发送一个类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息之后,会将一个绑定了BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO的EstablishChannelCallback对象保存在GpuProcessHost类的成员变量channel_requests_描述的一个std::queue中。

现在既然已经收到了类型为GpuMsg_EstablishChannel的IPC消息的回复,即一个类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC消息,那么就可以调用上述EstablishChannelCallback对象绑定的函数了,即BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO,它的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::OnEstablishedOnIO(
        const IPC::ChannelHandle& channel_handle,
        const gpu::GPUInfo& gpu_info) {
      if (channel_handle.name.empty() && reused_gpu_process_) {
        // We failed after re-using the GPU process, but it may have died in the
        // mean time. Retry to have a chance to create a fresh GPU process.
        DVLOG(1) << "Failed to create channel on existing GPU process. Trying to "
                    "restart GPU process.";
        EstablishOnIO();
      } else {
        channel_handle_ = channel_handle;
        gpu_info_ = gpu_info;
        FinishOnIO();
      }
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

从前面的分析过程可以知道,参数channel_handle指向的一个ChannelHandle对象的成员变量name描述的是一个用来创建GPU通道的UNIX Socket的名称。当这个名称不等于空的时候,就说明成功创建了一个GPU通道。在这种情况下,BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO就会将参数channel_handle指向的一个ChannelHandle对象保存在成员变量channel_handle_中,并且将参数gpu_info指向的一个GPUInfo对象保存在成员变量gpu_info_中,该GPU对象描述的是GPU相关的信息。

BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数OnEstablishedOnIO最后调用另外一个成员函数FinishOnIO根据接收到的UNIX Socket的Client端文件描述符创建一个Client端GPU通道。

BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数FinishOnIO的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::FinishOnIO() {
      event_.Signal();
      main_loop_->PostTask(
          FROM_HERE,
          base::Bind(&BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::FinishOnMain,
                     this));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数FinishOnIO将创建Client端GPU通道的工作将给Browser进程的主线程处理,即在Browser进程的主线程中调用BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数FinishOnMain进行处理。

BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数FinishOnMain的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest::FinishOnMain() {
      if (!finished_) {
        BrowserGpuChannelHostFactory* factory =
            BrowserGpuChannelHostFactory::instance();
        factory->GpuChannelEstablished();
        finished_ = true;
      }
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

BrowserGpuChannelHostFactory::EstablishRequest类的成员函数FinishOnMain首先获得当前进程中的一个BrowserGpuChannelHostFactory单例,然后调用它的成员函数GpuChannelEstablished创建一个Client端GPU通道。

BrowserGpuChannelHostFactory类的成员函数GpuChannelEstablished的实现如下所示:

void BrowserGpuChannelHostFactory::GpuChannelEstablished() {
      ......
      if (pending_request_->channel_handle().name.empty()) {
        ......
      } else {
        ......
        gpu_channel_ = GpuChannelHost::Create(this,
                                              pending_request_->gpu_info(),
                                              pending_request_->channel_handle(),
                                              shutdown_event_.get());
      }
      ......
      pending_request_ = NULL;

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/gpu/browser_gpu_channel_host_factory.cc中。

前面在分析BrowserGpuChannelHostFactory类的成员函数EstablishGpuChannel时提到,BrowserGpuChannelHostFactory类的成员变量pending_request_指向的是一个EstablishRequest对象,该EstablishRequest对象描述的是一个GPU通道创建请求。前面我们已经将接收到的用来创建Client端GPU通道的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符保存在了其成员变量channel_handle_描述的一个ChannelHandle对象中。这个ChannelHandle对象可以通过调用上述的EstablishRequest对象的成员函数channel_handle获得。

如前所述,当前面获得的ChannelHandle对象的成员变量name描述的字符串不等于空的时候,就说明前面成功创建了一个Server端GPU通道。在这种情况下,BrowserGpuChannelHostFactory类的成员函数GpuChannelEstablished就调用GpuChannelHost类的静态成员函数Create根据上述ChannelHandle对象创建一个Client端GPU通道,即一个GpuChannelHost对象,并且保存在成员变量gpu_channel_中。

GpuChannelHost类的静态成员函数Create的实现如下所示:

scoped_refptr<GpuChannelHost> GpuChannelHost::Create(
        GpuChannelHostFactory* factory,
        const gpu::GPUInfo& gpu_info,
        const IPC::ChannelHandle& channel_handle,
        base::WaitableEvent* shutdown_event) {
      ......
      scoped_refptr<GpuChannelHost> host = new GpuChannelHost(factory, gpu_info);
      host->Connect(channel_handle, shutdown_event);
      return host;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/client/gpu_channel_host.cc中。

GpuChannelHost类的静态成员函数Create首先是创建了一个GpuChannelHost对象,接着调用该GpuChannelHost对象的成员函数Connect根据参数channel_handle描述的ChannelHandle对象创建一个Client端GPU通道。

GpuChannelHost类的成员函数Connect的实现如下所示:

void GpuChannelHost::Connect(const IPC::ChannelHandle& channel_handle,
                                 base::WaitableEvent* shutdown_event) {
      // Open a channel to the GPU process. We pass NULL as the main listener here
      // since we need to filter everything to route it to the right thread.
      scoped_refptr<base::MessageLoopProxy> io_loop = factory_->GetIOLoopProxy();
      channel_ = IPC::SyncChannel::Create(channel_handle,
                                          IPC::Channel::MODE_CLIENT,
                                          NULL,
                                          io_loop.get(),
                                          true,
                                          shutdown_event);

      ......
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/client/gpu_channel_host.cc中。

GpuChannelHost类的成员函数Connect主要就是调用IPC::SyncChannel类的成员函数Create创建一个Client端GPU通道。从前面Chromium的Render进程启动过程分析一文可以知道,IPC::SyncChannel类的成员函数Create最后会调用ChannelPosix类的成员函数CreatePipe创建前面在GPU进程或者GPU线程中创建的UNIX Socket的Client端文件描述符,如下所示:

bool ChannelPosix::CreatePipe(
        const IPC::ChannelHandle& channel_handle) {
      ......

      int local_pipe = -1;
      if (channel_handle.socket.fd != -1) {
        ......
        local_pipe = channel_handle.socket.fd;
        ......
      } 

      ......

      pipe_ = local_pipe;
      return true;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/ipc/ipc_channel_posix.cc中。

从前面的调用过程可以知道,参数channel_handle指向的ChannelHandle对象包含了一个UNIX Socket的Client端文件描述符,这个Client端文件描述符就保存在该ChannelHandle对象的成员变量socket描述的一个FileDescriptor对象的成员变量fd中。因此,ChannelPosix类的成员函数CreatePipe就可以直接获得该UNIX Socket的Client端文件描述符,并且保存在成员变量pipe_中,以后就可以通过它向GPU进程或者GPU线程请求执行GPU操作,也就是通过GPU通道向GPU进程或者GPU线程请求执行GPU操作。

这一步执行完成之后,Browser进程与GPU进程或者GPU线程之间的GPU通道就创建完成了。这个GPU通道与普通的IPC通道一样,都是通过UNIX Socket进行通信的,不过前者是专门用来执行GPU操作的。

在Chromium中,除了Browser进程之外,Render进程和Plugin进程也需要执行GPU操作。这意味着Render进程和Plugin进程也需要和GPU进程或者GPU线程建立GPU通道。接下来我们就分析Render进程与GPU进程或者GPU线程建立GPU通道的过程。等到下一系列的文章分析完成Chromium的GPU渲染机制之后,我们再回头来分析Plugin进程与GPU进程或者GPU线程建立GPU通道的过程。

Render进程在两种情况下需要使用GPU。第一种情况下是渲染网页内容的时候,第二种情况是网页包含了一个canvas标签的时候。接下来我们就分别分析这两种情况。

Render进程使用一个content::RenderWidget对象来描述一个网页。在使用GPU渲染网页的时候,Render进程就会调用与该网页关联的content::RenderWidget对象的成员函数CreateOutputSurface创建一个绘图表面。该绘图表面最终会由交Browser进程与Chromium的其它UI进行合成,并且显示在屏幕中。在绘图表面的创建过程中,就会为之创建一个与GPU进程或者GPU线程进行通信的GPU通道,如下所示:

scoped_ptr<cc::OutputSurface> RenderWidget::CreateOutputSurface(bool fallback) {
      ......

    #if defined(OS_ANDROID)
      if (SynchronousCompositorFactory* factory =
          SynchronousCompositorFactory::GetInstance()) {
        return factory->CreateOutputSurface(routing_id());
      }
    #endif

      const CommandLine& command_line = *CommandLine::ForCurrentProcess();
      bool use_software = fallback;
      if (command_line.HasSwitch(switches::kDisableGpuCompositing))
        use_software = true;

      scoped_refptr<ContextProviderCommandBuffer> context_provider;
      if (!use_software) {
        context_provider = ContextProviderCommandBuffer::Create(
            CreateGraphicsContext3D(), "RenderCompositor");
        ......
      }

      if (!context_provider.get()) {
        scoped_ptr<cc::SoftwareOutputDevice> software_device(
            new CompositorSoftwareOutputDevice());

        return scoped_ptr<cc::OutputSurface>(new CompositorOutputSurface(
            routing_id(),
            output_surface_id,
            NULL,
            software_device.Pass(),
            true));
      }

      ......

      bool use_swap_compositor_frame_message = false;
      return scoped_ptr<cc::OutputSurface>(
          new CompositorOutputSurface(
              routing_id(),
              output_surface_id,
              context_provider,
              scoped_ptr<cc::SoftwareOutputDevice>(),
              use_swap_compositor_frame_message));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/renderer/render_widget.cc中。

在WebView版的Chromium中,调用SynchronousCompositorFactory类的静态成员函数GetInstance可以获得一个SynchronousCompositorFactory对象,在这种情况下,调用获得的SynchronousCompositorFactory对象的成员函数CreateOutputSurface创建一个绘图表面。

在非WebView版的Chromium中,SynchronousCompositorFactory类的静态成员函数GetInstance的返回值为NULL,这时候RenderWidget类的成员函数CreateOutputSurface首先是检查Chromium的命令行参数是否设置了switches::kDisableGpuCompositing选项。如果设置了,那么就需要使用软件方式来渲染网页,这时候本地变量use_software的值设置为true。否则的话,可能使用GPU来渲染网页,取决于参数fallback的值。

在使用GPU渲染的情况下,即本地变量use_software的值等于false的情况下,RenderWidget类的成员函数CreateOutputSurface首先调用另外一个成员函数CreateGraphicsContext3D创建图1所示的一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象。这个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象封装了一个与GPU进程或者GPU线程通信的GPU通道。接下来这个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象又通过ContextProviderCommandBuffer类的静态成员函数Create封装在一个ContextProviderCommandBuffer对象中。最后这个ContextProviderCommandBuffer对象又被封装在一个CompositorOutputSurface对象中,用来描述网页的绘图表面。以后我们分析网页的渲染过程时,再详细分析这些对象的作用。现在,我们重点是要记住Render进程是通过WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl类与GPU进程或者GPU线程建立GPU通道的。

在使用软件方式渲染的情况下,即本地变量use_software的值等于false的情况下,RenderWidget类的成员函数CreateOutputSurface首先创建一个软件输出设备对象,即一个SoftwareOutputDevice对象,接着再根据该SoftwareOutputDevice对象创建一个CompositorOutputSurface对象来描述网页的绘图表面。

此外,如果前面不能成功创建一个ContextProviderCommandBuffer对象,这种情况是由于不能成功创建一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象引发的,也就是不能成功创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道,那么也改为上述的软件渲染方式。

接下来我们假设Render进程通过GPU来渲染网页,这时候最重要的事情就是调用RenderWidget类的成员函数CreateGraphicsContext3D创建一个到GPU进程或者GPU线程的通道,如下所示:

scoped_ptr<WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl>
    RenderWidget::CreateGraphicsContext3D() {
      ......

      CauseForGpuLaunch cause =
          CAUSE_FOR_GPU_LAUNCH_WEBGRAPHICSCONTEXT3DCOMMANDBUFFERIMPL_INITIALIZE;
      scoped_refptr<GpuChannelHost> gpu_channel_host(
          RenderThreadImpl::current()->EstablishGpuChannelSync(cause));

      blink::WebGraphicsContext3D::Attributes attributes;
      attributes.antialias = false;
      attributes.shareResources = true;
      attributes.noAutomaticFlushes = true;
      attributes.depth = false;
      attributes.stencil = false;
      ......

      scoped_ptr<WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl> context(
          new WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl(surface_id(),
                                                    GetURLForGraphicsContext3D(),
                                                    gpu_channel_host.get(),
                                                    attributes,
                                                    lose_context_when_out_of_memory,
                                                    limits,
                                                    NULL));
      return context.Pass();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/renderer/render_widget.cc中。

RenderWidget类的成员函数CreateGraphicsContext3D首先是调用RenderThreadImpl类的静态成员函数current获得一个RenderThreadImpl对象。从前面Chromium的Render进程启动过程分析一文可以知道,这个RenderThreadImpl对象是用来描述Render进程的主线程的,或者Browser进程中的Render线程的。

RenderWidget类的成员函数CreateGraphicsContext3D接下来调用上面获得的RenderThreadImpl对象的在成员函数EstablishGpuChannelSync创建一个GPU通道,并且将该GPU通道封装在一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象中。在创建这个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象的时候,通过一个WebGraphicsContext3D::Attributes对象描述它的属性。其中,这个WebGraphicsContext3D::Attributes对象的成员变量shareResources的值被设置为true,表示以后通过前面创建的WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象创建的OpenGL上下文是在OpenGL共享组中的。这一点我们在后面一个系列的文章中分析Chromium的GPU渲染机制时,才详细分析。

接下来,我们继续分析RenderThreadImpl类的在成员函数EstablishGpuChannelSync的实现,以便可以了解Render进程的GPU通道的创建过程,如下所示:

GpuChannelHost* RenderThreadImpl::EstablishGpuChannelSync(
        CauseForGpuLaunch cause_for_gpu_launch) {
      ......

      // Ask the browser for the channel name.
      int client_id = 0;
      IPC::ChannelHandle channel_handle;
      gpu::GPUInfo gpu_info;
      if (!Send(new GpuHostMsg_EstablishGpuChannel(cause_for_gpu_launch,
                                                   &client_id,
                                                   &channel_handle,
                                                   &gpu_info)) ||
    #if defined(OS_POSIX)
          channel_handle.socket.fd == -1 ||
    #endif
          channel_handle.name.empty()) {
        // Otherwise cancel the connection.
        return NULL;
      }

      ......

      // Cache some variables that are needed on the compositor thread for our
      // implementation of GpuChannelHostFactory.
      io_message_loop_proxy_ = ChildProcess::current()->io_message_loop_proxy();

      gpu_channel_ = GpuChannelHost::Create(
          this, gpu_info, channel_handle,
          ChildProcess::current()->GetShutDownEvent());
      return gpu_channel_.get();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content$ vi renderer/render_thread_impl.cc中。

RenderThreadImpl类的成员函数EstablishGpuChannelSync通过向Browser进程发送一个类型为GpuHostMsg_EstablishGpuChannel的IPC消息请求创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道。注意, 类型为GpuHostMsg_EstablishGpuChannel的IPC消息是一个同步IPC消息,当从RenderThreadImpl类的成员函数Send返回的时候,本地变量channel_handle描述的一个ChannelHandle对象包含了要创建的GPU通道所使用的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符。关于同步IPC消息的发送过程,可以参考前面Chromium的IPC消息发送、接收和分发机制分析一文。

获得了要创建的GPU通道所使用的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符之后,RenderThreadImpl类的成员函数EstablishGpuChannelSync就调用前面分析过的GpuChannelHost类的静态成员函数Create创建一个Client端GPU通道。

在前面Chromium的Render进程启动过程分析一文中提到,Browser进程在启动Render进程之前,即在RenderProcessHostImpl类的成员函数Init中,会调用RenderProcessHostImpl类的成员的另外一个成员函数CreateMessageFilters注册一系列的Filter,用来过滤从其它进程发送过来的IPC消息,如下所示:

void RenderProcessHostImpl::CreateMessageFilters() {
      ......

      gpu_message_filter_ = new GpuMessageFilter(GetID(), widget_helper_.get());
      AddFilter(gpu_message_filter_);

      ......
    };

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/renderer_host/render_process_host_impl.cc中。

其中的一个Filter为GpuMessageFilter,它用来处理从Render进程发送过来的与GPU操作相关的IPC消息,如下所示:

bool GpuMessageFilter::OnMessageReceived(const IPC::Message& message) {
      bool handled = true;
      IPC_BEGIN_MESSAGE_MAP(GpuMessageFilter, message)
        IPC_MESSAGE_HANDLER_DELAY_REPLY(GpuHostMsg_EstablishGpuChannel,
                                        OnEstablishGpuChannel)
        ......
        IPC_MESSAGE_UNHANDLED(handled = false)
      IPC_END_MESSAGE_MAP()
      return handled;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/renderer_host/gpu_message_filter.cc中。

从这里可以看到,从Render进程发送过来的类型为GpuHostMsg_EstablishGpuChannel的IPC消息由GpuMessageFilter类的成员函数OnEstablishGpuChannel处理,如下所示:

void GpuMessageFilter::OnEstablishGpuChannel(
        CauseForGpuLaunch cause_for_gpu_launch,
        IPC::Message* reply_ptr) {
      ......

      scoped_ptr<IPC::Message> reply(reply_ptr);
      ......

      GpuProcessHost* host = GpuProcessHost::FromID(gpu_process_id_);
      if (!host) {
        host = GpuProcessHost::Get(GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED,
                                   cause_for_gpu_launch);
        ......

        gpu_process_id_ = host->host_id();

        ......
      }

      bool share_contexts = true;
      host->EstablishGpuChannel(
          render_process_id_,
          share_contexts,
          base::Bind(&GpuMessageFilter::EstablishChannelCallback,
                     weak_ptr_factory_.GetWeakPtr(),
                     base::Passed(&reply)));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/renderer_host/gpu_message_filter.cc中。

与前面分析的Browser进程创建一个GPU通道的过程类似,Browser进程在收到Render进程发送过来的创建GPU通道的请求时,首先是调用GpuProcessHost类的静态成员函数FromID检查GPU进程是否已经启动。如果还没有启动,即GpuProcessHost类的静态成员函数FromID的返回值为NULL,那么就会调用GpuProcessHost类的静态成员函数Get启动一个类型为GpuProcessHost::GPU_PROCESS_KIND_SANDBOXED的GPU进程或者GPU线程,即一个运行在沙箱中的GPU进程或者GPU线程,并且将分配给该GPU进程或者GPU线程的ID保存在GpuMessageFilter类的成员变量gpu_process_id_中。

一旦GPU进程启动成功,或者GPU进程之前已经启动过,那么GpuMessageFilter类的成员函数OnEstablishGpuChannel会获得一个对应的GpuProcessHost对象,调用该GpuProcessHost对象的成员函数EstablishGpuChannel即可创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道。这一点前面已经分析过。

在调用GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道的时候,指定的第二个参数share_contexts的值为true。根据前面的分析可以知道,在这种情况下,创建的GPU通道与其它GPU通道共享同一个OpenGL组。

在调用GpuProcessHost类的成员函数EstablishGpuChannel创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道的时候,指定的第三个参数是一个绑定了GpuMessageFilter类的成员函数EstablishChannelCallback的Task。从前面的分析可以知道,当GPU进程成功创建了一个Server端GPU通道之后,就会将该Server端GPU通道使用的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符通过一个类型为GpuHostMsg_ChannelEstablished的IPC返回给Browser进程,这时候GpuMessageFilter类的成员函数EstablishChannelCallback就会被调用,如下所示:

void GpuMessageFilter::EstablishChannelCallback(
        scoped_ptr<IPC::Message> reply,
        const IPC::ChannelHandle& channel,
        const gpu::GPUInfo& gpu_info) {
      ......

      GpuHostMsg_EstablishGpuChannel::WriteReplyParams(
          reply.get(), render_process_id_, channel, gpu_info);
      Send(reply.release());
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/browser/renderer_host/gpu_message_filter.cc中。

GpuMessageFilter类的成员函数EstablishChannelCallback获得的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符封装在参数channel描述的一个ChannelHandle对象,这个ChannelHandle对象的内容最终会被写入到参数reply描述的一个IPC消息中,该IPC消息最终会被发送给Render进程,作为前面Render进程发送的类型为GpuHostMsg_EstablishGpuChannel的IPC消息的回复,使得Render进程可以获得上述的UNIX Socket的名称和Client端文件描述符,从而创建一个Client端GPU通道。

这样,Render进程渲染网页所要用到的GPU通道就创建完成了,以后Render进程就可以通过该GPU通道来渲染网页了。

接下来,我们再分析当网页包含了一个canvas标签时创建GPU通道的过程。当网页包含了一个canvas标签时,我们可以通过JS获得一个3D绘图接口,然后通过GPU来渲染canvas标签的内容,如下所示:

<canvas id="myCanvas"></canvas>

    <script type="text/javascript">
    var canvas=document.getElementById('myCanvas');
    var ctx=canvas.getContext('webgl');
    ctx.fillStyle='#FF0000';
    ctx.fillRect(0,0,80,100);
    </script>

Chromium通过WebKit解析网页的内容时,会为遇到的canvas标签创建一个HTMLCanvasElement对象。当我们在JS中以参数"webgl"调用canvas标签的成员函数getContext时,就会触发HTMLCanvasElement类的成员函数getContext被调用,如下所示:

CanvasRenderingContext* HTMLCanvasElement::getContext(const String& type, CanvasContextAttributes* attrs)
    {
        // A Canvas can either be "2D" or "webgl" but never both. If you request a 2D canvas and the existing
        // context is already 2D, just return that. If the existing context is WebGL, then destroy it
        // before creating a new 2D context. Vice versa when requesting a WebGL canvas. Requesting a
        // context with any other type string will destroy any existing context.
        enum ContextType {
            Context2d,
            ContextWebkit3d,
            ContextExperimentalWebgl,
            ContextWebgl,
            // Only add new items to the end and keep the order of existing items.
            ContextTypeCount,
        };

        // FIXME - The code depends on the context not going away once created, to prevent JS from
        // seeing a dangling pointer. So for now we will disallow the context from being changed
        // once it is created.
        if (type == "2d") {
            ......
            if (!m_context) {
                ......
                m_context = CanvasRenderingContext2D::create(this, static_cast<Canvas2DContextAttributes*>(attrs), document().inQuirksMode());
                ......
            }
            return m_context.get();
        }

        // Accept the the provisional "experimental-webgl" or official "webgl" context ID.
        ContextType contextType;
        bool is3dContext = true;
        if (type == "experimental-webgl")
            contextType = ContextExperimentalWebgl;
        else if (type == "webgl")
            contextType = ContextWebgl;
        else
            is3dContext = false;

        if (is3dContext) {
            ......
            if (!m_context) {
                ......
                m_context = WebGLRenderingContext::create(this, static_cast<WebGLContextAttributes*>(attrs));
                ......
            }
            return m_context.get();
        }
        return 0;
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/third_party/WebKit/Source/core/html/HTMLCanvasElement.cpp中。

当参数type的值等于"2d"的时候,表示要创建的是一个2D绘图接口,这时候HTMLCanvasElement类的成员函数getContext返回一个CanvasRenderingContext2D对象来描述该2D绘图接口,这是通过调用CanvasRenderingContext2D类的静态成员函数create创建的。

当参数type的值等于"webgl"的时候,表示要创建的是一个3D绘图接口,这时候HTMLCanvasElement类的成员函数getContext返回一个WebGLRenderingContext对象来描述该3D绘图接口,这是通过调用WebGLRenderingContext类的静态成员函数create创建的。

接下来我们就主要分析3D绘图接口的创建过程,也就是WebGLRenderingContext类的静态成员函数create的实现,如下所示:

PassOwnPtrWillBeRawPtr<WebGLRenderingContext> WebGLRenderingContext::create(HTMLCanvasElement* canvas, WebGLContextAttributes* attrs)
    {
        Document& document = canvas->document();
        LocalFrame* frame = document.frame();
        ......

        Settings* settings = frame->settings();
        ......

        blink::WebGraphicsContext3D::Attributes attributes = attrs->attributes(document.topDocument().url().string(), settings);
        OwnPtr<blink::WebGraphicsContext3D> context = adoptPtr(blink::Platform::current()->createOffscreenGraphicsContext3D(attributes, 0));
        ......

        OwnPtrWillBeRawPtr<WebGLRenderingContext> renderingContext = adoptPtrWillBeNoop(new WebGLRenderingContext(canvas, context.release(), attrs));
        ......

        return renderingContext.release();
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/third_party/WebKit/Source/core/html/canvas/WebGLRenderingContext.cpp中。

blink::Platform类的静态成员函数current返回的是一个RendererWebKitPlatformSupportImpl对象,这是一个描述平台相关属性的平台,WebGLRenderingContext类的静态成员函数create主要就是通过调用它的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D为JS创建一个3D绘图上下文,最后将它封装在一个WebGLRenderingContext对象中返回给调用者。

在Android平台上,RendererWebKitPlatformSupportImpl类的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D的实现如下所示:

blink::WebGraphicsContext3D*
    RendererWebKitPlatformSupportImpl::createOffscreenGraphicsContext3D(
        const blink::WebGraphicsContext3D::Attributes& attributes) {
      return createOffscreenGraphicsContext3D(attributes, NULL);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/renderer/renderer_webkitplatformsupport_impl.cc中。

RendererWebKitPlatformSupportImpl类的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D调用另外一个重载版本的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D来创建一个WebGraphicsContext3D对象,如下所示:

blink::WebGraphicsContext3D*
    RendererWebKitPlatformSupportImpl::createOffscreenGraphicsContext3D(
        const blink::WebGraphicsContext3D::Attributes& attributes,
        blink::WebGraphicsContext3D* share_context) {
      ......

    #if defined(OS_ANDROID)
      if (SynchronousCompositorFactory* factory =
              SynchronousCompositorFactory::GetInstance()) {
        return factory->CreateOffscreenGraphicsContext3D(attributes);
      }
    #endif

      scoped_refptr<GpuChannelHost> gpu_channel_host(
          RenderThreadImpl::current()->EstablishGpuChannelSync(
              CAUSE_FOR_GPU_LAUNCH_WEBGRAPHICSCONTEXT3DCOMMANDBUFFERIMPL_INITIALIZE));

      WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl::SharedMemoryLimits limits;
      bool lose_context_when_out_of_memory = false;
      return WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl::CreateOffscreenContext(
          gpu_channel_host.get(),
          attributes,
          lose_context_when_out_of_memory,
          GURL(attributes.topDocumentURL),
          limits,
          static_cast<WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl*>(share_context));
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/renderer/renderer_webkitplatformsupport_impl.cc中。

RendererWebKitPlatformSupportImpl类的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D与前面分析的RenderWidget类的成员函数CreateGraphicsContext3D的实现是差不多,它们都是首先通过调用RenderThreadImpl类的成员函数EstablishGpuChannelSync请求Browser进程创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道,接着再将该GPU通道封装在一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象中。

不过,RendererWebKitPlatformSupportImpl类的成员函数createOffscreenGraphicsContext3D通过调用WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl类的静态成员函数CreateOffscreenContext来创建一个WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象,如下所示:

WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl*
    WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl::CreateOffscreenContext(
        GpuChannelHost* host,
        const WebGraphicsContext3D::Attributes& attributes,
        bool lose_context_when_out_of_memory,
        const GURL& active_url,
        const SharedMemoryLimits& limits,
        WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl* share_context) {
      ......

      return new WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl(
          0,
          active_url,
          host,
          attributes,
          lose_context_when_out_of_memory,
          limits,
          share_context);
    }

这个函数定义在文件external/chromium_org/content/common/gpu/client/webgraphicscontext3d_command_buffer_impl.cc中。

WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl类的静态成员函数CreateOffscreenContext与RenderWidget类的成员函数CreateGraphicsContext3D的主要不同之处在于,前者 创建的WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象关联的Surface ID值为0,而后者创建的WebGraphicsContext3DCommandBufferImpl对象关联的Surface ID值不为0。Surface ID描述的是一个OpenGL上下文所对应的绘图表面的,这个绘图表面绑定在一个EGLSurface中。在接下来一个系列的文章中分析Chromium的GPU渲染机制时,我们再详细分析OpenGL上下文相关的概念。

这样,JS在使用3D绘图接口时所要用到的GPU通道就创建完成了,以后JS就可以通过该GPU通道来绘制相对标签的内容了。

至此,我们就分析完成GPU进程或者GPU线程的启动过程,以及Browser进程和Render进程与GPU进程或者GPU线程建立GPU通道的过程了。事实上,Plugin进程在需要使用3D绘图接口的时候,也会像Render进程一样,请求Browser进程为其创建一个到GPU进程或者GPU线程的GPU通道。在接下来的一篇文章中,我们就继续分析Plugin进程的启动过程,等下一个系列的文章分析完成Chromium的GPU渲染机制之后,我们再回过头来分析Plugin进程创建到GPU进程或者GPU线程的GPU通道的过程,以及Plugin进程其于上述GPU通道使用GPU渲染UI的过程,敬请关注!更多的信息也可以关注老罗的新浪微博:http://weibo.com/shengyangluo


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